DE69118012T2

DE69118012T2 - Vorrichtung zur Regelung eines elektrischen Motors

Info

Publication number: DE69118012T2
Application number: DE69118012T
Authority: DE
Inventors: Steven A Lombardi; Richard D Marasch
Original assignee: Allen Bradley Co LLC
Current assignee: Allen Bradley Co LLC
Priority date: 1990-05-03
Filing date: 1991-05-01
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2011-05-02
Also published as: JPH04229086A; MX173441B; CA2039280A1; DE69118012D1; BR9101755A; US5151642A; KR910021001A; EP0455237A2; EP0455237A3; CA2039280C; EP0455237B1; AU639541B2; AU7384591A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Steuerung des Anlegens von Energie an Elektromotoren und insbesondere eine solche Anlage, die die Größe der Spannung ändert, die dem Motor während des Anlaufens und Anhaltens zugeführt wird.

Hintergrund der Erfindung

Wird ein Elektromotor dadurch gestartet, daß der Motor direkt mit den Energieversorgungsleitungen (Leitungsstart) verbunden wird, kann der vom Motor gezogene elektrische Strom das Sechsfache des stationären Stromes betragen, der fließt, wenn der Motor seine volle Betriebsdrehzahl erreicht hat. Ferner steigt mit dieser Start- oder Anlauftechnik das Motordrehmoment dramatisch an, und ein derartiger Drehmomentanstieg kann die vom Motor angetriebenen mechanischen Komponenten nachteilig beeinträchtigen.
Um die beim Anlaufen auftretenden Strom- und Drehmomentstöße zu vermindern, sind große Wechselstrommotoren mit den Elektrizitätsversorgungsleitungen über Thyristorschalter verbunden, die von einer Steuerung betätigt (d.h. getriggert oder gezündet) werden. Soll der Motor gestartet werden, legt der Anlagenbenutzer ein Startsignal an die Motorsteuerung, die dann die Thyristoren in einer solchen Weise steuert, daß die Größe der an den Motor gelegten Spannung nur allmählich zunimmt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Zeitspanne, während der die Thyristoren in jeder Halbperiode der Wechselspeisespannung leitend sind, geregelt wird. Durch allmähliches Erhöhen der stromleitenden Zeitspanne wird ein immer größer werdender Spannungsbetrag an den Motor gelegt, wobei die Motordrehzahl in einer damit in Einklang stehenden Weise zunimmt. Eine umgekehrte Vorgehensweise kann man anwenden, um die Motordrehzahl herabzusetzen.
Typischerweise fallen diese Motorsteuerungen in zwei Klassen. Eine der Klassen betrifft ein Analogsystem, wie es in dem US Patent Nr. 3 376 485 beschrieben ist, bei dem mit der zyklischen Versorgungsspannung synchronisierte sägezahnförmige Schwingungen mit Schwellenwerten verglichen werden, um auf diese Weise die Zündzeitpunkte der Thyristoren festzulegen. Durch Verändern des Schwellenwerts in Abhängigkeit von der Zeit kann man die Größe der an den Motor gelegten Spannung allmählich erhöhen oder erniedrigen. Die andere Klasse betrifft digitale Motorsteuerungen, die im allgemeinen von Mikroprozessoren Gebrauch machen, um die Zündzeitpunkte der Thyristoren zu steuern, wie es in dem US Patent Nr. 4 862 052 beschrieben ist. Die Mikroprozessorsteuerungen führen ein Softwareprogramm aus, das auf Eingabesignale anspricht, die ein Anzeige darüber bereitstellen, wann die Versorgungsspannung und der Strom durch Null gehen bzw. zu Null werden. Diese Nulldurchgangszeitpunkte werden als Zeitreferenzen herangezogen, mit deren Hilfe festgelegt wird, wann die Thyristoren gezündet werden sollten.
Aus der US-A-4 361 792 ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Anlegens von Elektrizität an einen Wechselstrom-Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird ein Verzögerungszähler eingesetzt, der dazu dient, das Zünden eines Thyristorschalters zu verzögern. Der Verzögerungszähler wird immer dann mit einem Zählwert geladen, wenn die Leitungsspannung einen Nulldurchgang hat. Unter Verwendung von Taktimpulsen mit einer festen Frequenz beginnt der Verzögerungszähler von diesem Zählwert aus abwärts zu zählen, sobald der Motorstrom zu Null wird. Sobald der Zähler den Zählwert Null erreicht, erfolgt eine Zählerausgabe, die die Erzeugung eines Triggerimpulses zum Zünden des Thyristorschalters auslöst. Der in den Verzögerungszähler zu ladende Zählwert kann verändert werden. Während des Startens wird der Verzögerungszähler anfangs mit einem Zählwert von Null geladen. Anschließend wird der Zählwert periodisch inkrementiert, bis der Zählwert im Verzögerungszähler gleich einem Zählwert ist, der einem gewünschten Phasenwinkel entspricht.
In der US-A-4 598 353 ist eine Thyristorzündschaltung mit einem Festwertspeicher (ROM) offenbart, der in einer solchen Weise programmiert ist, daß die Thyristoren mit einer gewünschten Sequenz gezündet werden. Der ROM wird durch einen Zähler angesteuert, der Zählimpulse von einem Oszillator auszählt, dessen Frequenz variabel ist. Die normale Betriebsfrequenz des Oszillators beträgt das Zweihundertsechsundfünfzigfache der Wechselstromversorgungsfrequenz, und der Zähler zählt deshalb wiederholt zweihundertsechsundfünfzig Impulse des Oszillators. Der Ausgang jeder Impulszählung des Zählers adressiert den ROM, wodurch der ROM zum Zünden der Thyristoren veranlaßt wird. Eine Änderung des Zündpunktes wird dadurch erreicht, daß die Frequenz des Oszillators momentan geändert wird. Normalerweise befindet sich der Oszillator in Phasenverriegelung mit der Wechselstromschwingung.

Kurze Darlegung der Erfindung

Eine Steuerung enthält eine Schalteranordnung, über die ein Elektromotor mit einer Quelle wechselnder Elektrizität verbunden ist. Ein Fühler stellt fest, wann die Spannung der Quelle durch Null geht. Ein erster Zähler wird durch ein Signal des Fühlers zurückgesetzt, das einen Spannungsnulldurchgang anzeigt, und danach werden die Perioden eines Taktsignals gezählt. Sobald eine vordefinierte Anzahl Perioden gezählt worden ist, veranlaßt der erste Zähler, daß an die Schalteranordnung ein Triggerimpuls gelegt wird, um dem Motor Elektrizität zuzuführen.
In Übereinstimmung mit der im Anspruch 1 beanspruchten Erfindung wird die Frequenz des Taktsignals in verschiedenen Betriebsarten der Steuerung verändert, um den Betrag der an den Motor gelegten Spannung zu ändern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Steuerung enthält die Schaltung zum Ändern der Taktsignalfrequenz eine Einrichtung, die ein Referenzsignal mit einer Frequenz erzeugt, das vom Anwender definiert werden kann. Das Referenzsignal legt die Rate fest, mit der ein zweiter Zähler eine Referenzzahl inkrementiert oder dekrementiert, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Motordrehzahl erhöht oder erniedrigt werden soll. Bei dieser Ausführungsform wird der Referenzzählausgang des zweiten Zählers an den N-Eingang eines programmierbaren durch N- teilenden Zählers gelegt, um aus einem Referenztaktsignal das Taktsignal zu gewinnen. Die Frequenz des Taktsignals ändert sich mit Änderungen der Referenzzahl.
Diese Steuerung findet insbesondere Anwendung zum Starten und Anhalten des Motors in einer geregelten Weise. Zum Starten des Motors erhöht der zweite Zähler sequentiell die Referenzzahl und damit die Taktsignalfrequenz. Bei einer erhöhten Frequenz des Taktsignals wird der erste Zähler mit einer schnelleren Rate getaktet, sodaß die vordefinierte Anzahl von Perioden schneller erreicht und damit die Schalteranordnung im Anschluß an einen Spannungsnulldurchgang zunehmend früher gezündet wird. Zum Anhalten des Motors läuft ein umgekehrter Vorgang ab, sodaß die Taktfrequenz herabgesetzt und die Schalteranordnung zunehmend später getriggert wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung gestattet es, dem grundsätzlichen Steuerungssystem, einen möglichst wirtschaftlichen Leistungsfaktor während des Betriebs mit voller Drehzahl einzustellen. In dieser Betriebsart wird die Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom gemessen, die den Motor versorgen. Die gemessene Phasendifferenz wird mit einem Referenzwert verglichen, der beispielsweise während der Startphase des Motors ermittelt wird. In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleiches wird die Referenzzahl geändert, um die Taktsignalfrequenz und den Schaltertriggerzeitpunkt zu ändern. Auf diese Weise wird der Triggerzeitpunkt so geändert, daß die gemessene Phasendifferenz im wesentlichen auf einem Wert gehalten wird, der gleich dem Referenzwert ist.

Kurze Beschreibungen der Zeichnungen

Figur 1 ist ein schematisches Schaltbild eines Motors und einer Steuerung, in die die Erfindung einbezogen ist.
Figur 2 zeigt das in Figur 1 dargestellte Steuerungssystem.
Figur 3 ist ein Blockschaltbild des in Figur 2 dargestellten Zeitgabemoduls.
Figur 4 ist ein schematisches Schaltbild eines Teils der in Figur 2 dargestellten Zündschaltung.
Figur 5 ist eine Schaltbilddarstellung einer Schaltung, die im Zeitgabemodul vorgesehen ist, um eine Wirtschaftlichkeitsfunktion auszuführen.
Figur 6 ist ein schematisches Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform eines Teils des in Figur 3 dargestellten Zeitgabemoduls.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Es wird zunächst auf Figur 1 Bezug genommen. Ein Dreiphasenmotor 10 hat drei Statorwicklungen 11a, 11b und 11c. Das Anlegen wechselnder Elektrizität an den Motor 10 wird durch eine Motorsteuerung 12 geregelt. Die Statorwicklungen 11a, 11b und 11c sind mit einer Dreiphasen-Wechselstromquelle (AC) über drei Versorgungsleitungen A, B und C verbunden, in die in der gezeigten Weise drei Dioden 14, 15 und 16 eingeschaltet sind. Jeder der Dioden 14, 15 und 16 ist jeweils ein separater gesteuerter Siliziumgleichrichter (Thyristor) 17, 18 bzw. 19 antiparallel geschaltet. Folglich ist jede der Statorwicklungen 11a bis 11c mit jeweils einer entsprechenden der Versorgungsleitungen A, B und C über jeweils ein Paar aus antiparallel geschalteter Diode und Thyristor verbunden. Alternativ kann jede der Dioden 14 bis 16 durch einen weiteren Thyristor ersetzt sein, der während der gesamten Versorgungsspannungshalbperiode in den leitenden Zustand getriggert ist, während der er in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Diese Alternative verhindert einen Versorgungsleckstrom durch einen abgeschalteten Motor.
Die Thyristoren 17 bis 19 werden durch Impulse in den leitenden Zustand geschaltet, die den Zündelektroden der Thyristoren über Leitungen 21, 22 und 23 von einem Steuerungssystem 20 zugeführt werden. Um die richtigen Zeitpunkte festzulegen, zu denen die Thyristortriggerimpulse auszusenden sind, empfängt das Steuerungssystem 20 eine Reihe von Eingabesignalen, die die elektrischen Parameter der Wechselstrom- oder AC-Quelle und des Motors angeben. Jede der drei Versorgungsleitungen A, B und C ist über einen separaten Spannungsabfallwiderstand 24, 25 und 26 mit jeweils einem von drei Eingängen 30 des Steuerungssystems verbunden, um Signale vorzusehen, die die Nulldurchgänge und die Polarität der Spannung an jeder der drei Versorgungsleitungen anzeigen. Die Signale an den Eingängen 30 werden kollektiv "Versorgungsleitungsspannungssignale" genannt. Die drei Versorgungsleitungen A, B und C sind außerdem über drei weitere Spannungsabfallwiderstände 27, 28 und 29 mit jeweils einem Eingang von drei separaten Differenzenverstärkern 31, 32 und 33 verbunden. Die anderen Eingänge der drei Differenzenverstärker sind jeweils über jeweilige Spannungsabfallwiderstände 37, 38 und 39 mit je einem Knoten 34, 35 und 36 verbunden, die sich jeweils zwischen einem der Dioden/Thyristor-Paare und der zugeordneten der Motorstatorwicklungen 11a bis 11c befinden. Die Ausgänge der drei Differenzenverstärker 31 bis 33 zeigen den leitenden Zustand der Thyristoren 17, 18 bzw. 19 in der jeweiligen Versorgungsleitung an, mit der der Verstärker verbunden ist. Während derjenigen Halbperiode der Versorgungsleitungsspannung, bei der die Diode der betreffenden Leitung in umgekehrter Richtung und der Thyristor der betreffenden Leitung in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, tritt am Thyristor eine relativ hohe Spannung auf, sofern der Thyristor nicht im leitenden Zustand ist, und zwar im Vergleich zu einem Spannungsniveau, bei dem er leitend ist. Die Ausgänge der Differenzenverstärker 31 bis 33 zeigen das relative Spannungsniveau an den Thyristoren an, und liefern deshalb eine Anzeige darüber, ob der betreffende Thyristor stromleitend ist. Die Signale dieser Differenzenverstärker werden kollektiv "Versorgungsleitungsstromsignale" genannt und jeweils einem Eingang von drei weiteren Eingängen 40 des Steuerungssystems zugeführt.
Der Knoten 36 in der Versorgungsleitung C ist außerdem über einen Spannungsabfallwiderstand 41 mit einem Eingang 42 des Steuerungssystems 20 verbunden, um eine Anzeige über die Gegen-EMK-Spannung zu liefern, die im Motor 10 erzeugt wird, wenn kein Strom durch die Diode 16 oder den Thyristor 19 fließt. Hat diese Gegen-EMK-Spannung eine Polarität, die entgegengesetzt zu der Polarität der Spannung an der Versorgungsleitung C ist, befindet sich der Motor in einem "gebremsten" Zustand. Ein solcher gebremster Zustand existiert, wenn das vom Motor bereitgestellte Drehmoment beträchtlich niedriger als das Lastdrehmoment ist. Das Erfassen des Umstands, ob sich der Motor in einem gebremsten Zustand befindet, wird, wie es noch beschrieben wird, vom Steuerungssystem 20 herangezogen, um die Betriebsart des Motors festzustellen.
Ferner geht aus Figur 1 hervor, daß eine Gruppe Konfigurationsschalter 43 mit weiteren Eingängen des Steuerungssystems 20 verbunden ist. Diese Schalter gestatten es, daß der Anwender unterschiedliche Betriebsarten zum Starten des Motors auswählen kann, wie einen Leitungsstart, einen weichen Start, bei dem die Größe der an den Motor angelegten Spannung allmählich mit der Zeit erhöht wird, oder eine Startbetriebsart, bei der die angelegte Spannnung für einen Zeitabschnitt konstant bleibt, bevor dann die volle Spannung angelegt wird. Mit einem weiteren Schalter kann man auswählen, ob der belastete Motor 10 bis zu einem Anhalten einfach auslaufen soll oder ob die Spannung allmählich vermindert werden soll, um ein weiches Anhalten vorzusehen. Zwei weitere Gruppen der Konfigurationsschalter 43 dienen dazu, die Beschleunigungsrate bzw. Verzögerungsrate des Motors während der Anlauf- und Anhaltbetriebsarten zu definieren. Eine weitere Gruppe dieser Schalter definiert einen anfänglichen Drehmomentwert für den Motor. Mit einem weiteren Schalter kann man auswählen, ob bezüglich des Leistungsfaktors ein wirtschaftlicher Betrieb ausgeführt werden soll, wenn der Motor mit voller Drehzahl läuft, wie es noch beschrieben wird. Weitere Schalter dienen dazu, eine Fehler- oder Störungsfeststellung zu treffen und ein Abschaltrelais zu betätigen, wie es noch beschrieben wird.
Anschlüsse 44 und 46 sehen zum Steuerungssystem 20 Eingänge für ein Paar externer Signale vor, die den Befehl zum Anlaufen oder Anhalten des Motors anzeigen. Das Steuerungssystem 20 erzeugt auch Ausgangssignale, für lichtemittierende Dioden 48, die den Status des Steuerungssystems anzeigen. Ein Paar Ausgangsleitungen 49 ist mit Relaiskontakten im Steuerungssystem verbunden, die geschlossen werden, wenn der Motor gestartet worden ist oder wenn er mit voller Drehzahl arbeitet.
Wie es aus Figur 2 hervorgeht, enthält das Steuerungssystem 20 fünf Funktionsmodule 61 bis 65, die über eine Reihe Steuersignalleitungen 66, Konfigurationsdatenleitungen 67 und Taktsignalleitungen 68 miteinander verbunden sind. Die Konfigurationsschalter 43 sind mit einem Konfigurationsmodul 62 verbunden, das auf Schalterstellungen anspricht und entsprechende Signale an den Konfigurationsdatenleitungen 67 erzeugt. Ein Taktsignalgenerator 64 unterteilt ein Referenzsignal von 500 kHz, das von einem externen Kristalloszillator 69 erzeugt wird, und leitet daraus mehrere Taktsignale unterschiedlicher Frequenz für die Systemmodule ab. Die Funktion und die Frequenzen der verschiedenen Taktsignale wird nachstehend noch beschrieben.
Ein Steuersignalmodul 63 ist mit den Start- und Stopeingabeanschlüssen 44 und 46 der Motorsteuerung verbunden und liefert über Leitungen 66 Steuersignale an ein Zeitgabemodul 61 und ein Thyristortriggermodul 65, wobei diese Steuersignale anzeigen, ob sich die Motorsteuerung in der Start- oder Stop- Betriebsart befindet. Das Steuersignalmodul 63 erhält auch die Versorgungsleitungsstromsignale von den Differenzenverstärkern 31 bis 33, die das Nichtvorhandensein eines Stromflusses von den Versorgungsleitungen A, B und C zum Motor 10 und damit die Zeitabschnitte anzeigen, zu denen die jeweiligen Thyristoren 17, 18 und 19 gesperrt sind. Diese Stromsignale gelangen auch zum Thyristortriggermodul 65. Das Steuersignalmodul sieht auch Ausgangssignale zum Ansteuern der lichtemittierenden Dioden sowie des Relais über die Ausgangsleitungen 49 vor.
Das Steuersignalmodul 63 und das Thyristortriggermodul 65 erhalten beide die Spannungsparametersignale von den Eingangsleitungen 30 und 42. Die Versorgungsleitungsspannungssignale, die den Eingängen 30 zugeführt werden, gelangen im Steuersignalmodul 63 zu Nulldurchgangsdetektoren, um Zeitgabereferenzsignale zu erzeugen, die, wenn die Spannung in jeder der Versorgungsleitungen die Nullspannungsachse durchquert, eine Anzeige liefern.
Der Eingang 42, an dem die Spannung des Knotens 36 der Versorgungsleitung C liegt, und der der Versorgungsleitung C zugeordnete Eingang der drei Eingänge 30 führen im Steuersignalmodul 63 zu einem Differenzenverstärker, der ein Signal mit einer Anzeige darüber liefert, ob die Polarität der beiden Spannungen in Bezug auf den neutralen oder Nullpunkt der Elektrizitätsquelle miteinander gleich oder zueinander entgegengesetzt sind. Befindet sich ein Motor in dem genannten gebremsten oder blockierten Zustand, ist die Polarität der durch die Gegen-EMK in einer Wicklung des Motors induzierten Spannung entgegengesetzt zu der Polarität der Versorgungsleitungsspannung für diese Wicklung. Durch Vergleich der Spannungen auf beiden Seiten des Thyristors 19 kann man daher, wenn dieser Thyristor und die Diode 16 nicht leitend sind, eine Feststellung dahingehend zu treffen, von wann an der Motor einen Blockier- oder Bremsbeginn zeigt (d.h. in einem gebremsten Zustand ist). Ein diesbezügliches Signal, das "STALL" (Blockade) genannt wird, wird im Steuersignalmodul 63 erzeugt und über die Leitungen 66 zum Zeitgabemodul 61 übertragen. Das STALL-Signal ist während des Startens des Motors solange aktiv, bis der Motor im wesentlichen seine volle Laufdrehzahl erreicht. Das STALL-Signal wird deshalb, wie es im Einzelnen noch zu beschreiben ist, herangezogen, um eine Anzeige darüber zu liefern, daß die Motorsteuerung 20 von der Anlaufbetriebsart zu der Laufbetriebsart mit voller Drehzahl umgeschaltet werden kann. Das STALL-Signal wird außerdem für die Wirtschaftlichkeitsfunktion herangezogen, wenn sich der Motor in seiner normalen Laufbetriebsart befindet, wie es noch beschrieben wird.
Das Thyristortriggermodul 65 enthält drei identische Unterschaltungen, und zwar eine für jede der drei Versorgungsleitungen A, B und C und den jeweils zugeordneten Thyristor 17, 18 oder 19. Figur 4 veranschaulicht eine dieser Unterschaltungen, die einen Phasenverzögerungszähler 71 und eine Thyristortriggerimpulserzeugungsschaltung 72 aufweist. Der Takteingang des Phasenverzögerungszählers erhält vom Zeitgabemodul 61 ein mit TORTAKT bezeichnetes Signal. Der Rücksetzeingang des Phasenverzögerungszählers 71 erhält über die Leitungen 66 vom Steuersignalmodul 62 immer dann einen kurzen Impuls, wenn die entsprechende Versorgungsleitungsspannung durch Null (d.h. neutrales Potential) geht. Deshalb wird der Zählwert im Phasenverzögerungszähler 71 mit dem Auftreten jedes Nullspannungsdurchgangs zurückgesetzt, und danach werden die TORTAKT-Impulse vom Zeitgabemodul 61 gezählt.
Sobald der Phasenverzögerungszähler 71 einen vorbestimmten festen Zählwert erreicht, nimmt eine Ausgangsignalleitung 73 ein hohes Potential an und liefert ein mit "ZÜNDEN" bezeichnetes Signal, das anzeigt, daß der geeignete Thyristor getriggert (oder gezündet) werden sollte. Das Zünd-Signal wird zu einem Freigabeanschluß des Phasenverzögerungszählers 71 zurückgeführt, welcher Freigabeanschluß beim Anliegen eines niedrigen Niveaus aktiv ist, sodaß mit dem Auftreten des ein hohes Niveau aufweisenden Zündsignals der Zähler gesperrt wird, um ein konstantes Ausgangssignal hohen Niveaus aufrecht zu erhalten, bis der Zähler beim nächsten Nullspannungsdurchgang zurückgesetzt wird. Das Zünd-Signal an der Leitung 73 wird auch einer herkömmlichen Thyristortriggerimpulserzeugungsschaltung 72 zugeführt, die einen aktiven Thyristortriggerimpuls an eine Ausgangsleitung 21, 22 oder 23 (siehe Figur 2) solange erzeugt, wie das Zünd-Signal auf einem hohen Niveau ist und das Signal am Freigabeeingang 74 dieser Schaltung auf einem niedrigen Niveau ist. Dieser Freigabeeingang 74 erhält das Versorgungsleitungsstromsignal von dem entsprechenden Differenzenverstärker 31, 32 oder 33. Solange kein Strom durch den zugeordneten Thyristor 17, 18 oder 19 fließt, wird an der Ausgangsleitung 21, 22 oder 23 ein aktiver Triggerimpuls erzeugt. Sobald jedoch durch den Thyristor ein Strom zu fließen beginnt, erzeugt der jeweilige Differenzenverstärker 31 bis 33 ein Versorgungsleitungsstromsignal hohen Niveaus, das die Triggerimpulsschaltung 72 sperrt und den Thyristortriggerimpuls beendet. Der erzeugte Thyristortriggerimpuls hat daher eine Dauer, die gerade hinreichend lang ist, um den Thyristor in den leitenden Zustand zu bringen, in welchem er normalerweise solange bleibt, bis der Versorgungsleitungswechselstrom zu Null wird. Solange der Phasenverzögerungszähler 71 ein Zünd-Signal hohen Niveaus auf der Leitung 73 erzeugt, ermöglicht es ein Versorgungsleitunsstromsignal geringen Niveaus, falls der Thyristor vorzeitig gesperrt sein sollte, daß die Triggerimpulsschaltung 72 einen weiteren Thyristortriggerimpuls erzeugt.
Die in Figur 4 dargestellte Thyristortriggermodulunterschaltung triggert den zugeordneten Thyristor 17, 18 oder 19 mit dem Auftreten einer fest vorgegebenen Anzahl von Zyklen (oder Impulsen) des TORTAKT-Signals, und zwar im Anschluß an einen Nulldurchgang der entsprechenden Versorgungsleitungsspannung. Solange das TORTAKT-Signal eine konstante Frequenz hat, wird der zugeordnete Thyristor mit einer konstanten Phasenverzögerung von jedem Nullspannungsdurchgang aus gezündet. Wie es allerdings im Einzelnen noch dargelegt wird, verändert das Zeitgabeschaltungsmodul 71 die Frequenz des TORTAKT-Signals während des weichen Anlaufens und Anhaltens des Motors, um den Phasenwinkel zu ändern, bei dem die Thyristoren getriggert werden. Eine Änderung dieser Taktsignalfrequenz erzeugt eine Zunahme oder Abnahme im Betrag der an den Motor 10 gelegten Spannung.
Figur 3 veranschaulicht die Hauptkomponenten des Zeitgabemoduls 61, das das TORTAKT-Signal erzeugt und dessen Frequenz ändert. Die beiden Untergruppen der Konfigurationsschalter 43, die die Beschleunigungsrate während des Anlaufens des Motors und die Verzögerungsrate während des Anhaltens des Motors nummerisch definieren, liefern mit Startrate und Stoprate bezeichnete Signale an separate Gruppen von Eingängen eines Ratenmultiplexers (MUX) 80. Der Ratenmultiplexer 80 leitet den nummerischen Wert, der durch eine Gruppe von Eingängen definiert ist, an seine Ausgangsleitungen weiter, und zwar in Abhängigkeit davon, ob sich die Motorsteuerung 12 in der Start- oder in der Stopbetriebsart befindet, wie es durch ein BETRIEBSART-Signal an der Leitung 82 angezeigt wird. Das BETRIEBSART-Signal wird an der Leitung 82 von einem ODER-Glied 83 in Abhängigkeit von einem Signal erzeugt, das S-BETRIEB genannt wird, von dem Steuersignalmodul 63 stammt und anzeigt, ob sich die Motorsteuerung 12 im Start- oder Stopbetrieb befindet. Ferner enthält das ODER-Glied 83 ein E-BETRIEB genanntes Signal vom Steuersignalmodul 63 während des Wirtschaftlichkeitsbetriebs, wie es noch beschrieben wird.
Der Ausgang des Ratenmultiplexers 80 gelangt zu einem Zählwert-Voreinstell-Eingang eines durch N teilenden Ratenänderungszählers 84. Ein Signal von 15 Hertz des Taktsignalgenerators 64 wird an den Takteingang dieses Zählers 84 gelegt. Der Ratenänderungszähler 84 erzeugt an einer Leitung 85 ein gepulstes Ausgangsignal mit einer Rate, die gleich dem 15-Hertz-Signal dividiert durch den nummerischen Wert (N) des Ratenmultiplexers 80 ist. Die Ausgangssignalfrequenz des Ratenänderungszählers 84 bestimmt die Rate, mit der sich die Thyristorphasenverzögerung ändert, und bestimmt damit im Ergebnis die Start- oder Stopzeit des Motors 10.
Das Ausgangssignal des Ratenänderungszählers 84 wird an einen Eingang eines Zwei-auf-eins-Multiplexers 86 gelegt. Ein 500- kHz-Taktsignal vom Taktsignalgenerator 84 wird dem anderen Eingang des Zwei-auf-eins-Multiplexers 86 zugeführt. Der ausgewählte Eingang des Multiplexers 86 wird von seinem Ausgang weitergeleitet zu dem Takteingang eines Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 dessen Aufwärts/Abwärts-Steuereingang mit der Betriebsart-Signalleitung 82 verbunden ist. Der Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 empfängt auch ein Ladefreigabesignal vom Steuersignalmodul 83, um den Zähler mit dem nummerischen Wert voreinzustellen, der seinem Voreinstelleingang 88 zugeführt wird. Die Umstände, unter welchen der Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 mit dem Voreinstellwert geladen wird, werden nachstehend beschrieben.
Der voreingestellte Wert zum Laden in den Aufwärts/Abwärts- Zähler 87 wird am Ausgang eines Aufwärts/Abwärts-Zähler- Voreinstell-Multiplexers 91 erzeugt. Eine Gruppe der Konfigurationsschalter 43, die einen anfänglichen Phasenwinkel definieren, bei dem die Thyristoren während des Startens des Motors getriggert werden und die dadurch das anfängliche Motordrehmoment definieren, ist mit einer Gruppe Eingänge des Multiplexers 91 verbunden. Die andere Gruppe Eingänge des Aufwärts/Abwärts-Zähler-Voreinstell-Multiplexers 91 ist mit einem Netzwerk 90 verbunden, das einen festen nummerischen Wert definiert, der das Startintervall für die zu beschreibende Konstantspannungsbetriebsart darstellt. Der Multiplexer 91 verwendet eine Eingangsgruppe mit dem Voreinstell-Eingang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 in Abhängigkeit von einem Signal an einer Leitung 97 vom Steuersignalmodul 63, das anzeigt, wenn sich die Motorsteuerung 20 in der Konstantspannungsstartbetriebsart befindet.
Es wird immer noch auf Figur 3 Bezug genommen. Der Zählwertausgang vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 wird einem Vollzählwertdetektor 92 zugeführt, der eine Feststellung trifft, wenn der Zählwertausgang seinen Maximalwert (beispielsweise alle Bits sind "1") erreicht hat. Wenn dies der Fall ist, erzeugt der Vollzählwertdetektor 92 ein mit RAMPENENDE bezeichnetes Signal hohen logischen Niveaus, und zwar an seiner Ausgangsleitung 93, um auf diese Weise anzuzeigen, daß die Startspannung rampenartig im wesentlichen ihren vollen Betrag hat. Das RAMPENENDE-Signal wird dem invertierenden Eingang eines ersten UND-Glieds 89 zugeführt. Ein regulärer Eingang eines ersten UND-Glieds 89 ist mit dem Ausgang eines EXKLUSIV-ODER-Glieds 81 verbunden, dem vom Steuersignalmodul 83 das Blockade- oder STALL-Signal zugeführt wird, wenn sich der Motor im blockierten bzw. gebremsten Zustand befindet. Das Steuersignalmodul legt auch ein LAUFEN- BETRIEBSART-Signal an das EXKLUSIV-ODER-Glied 81, welches Signal ein hohes Niveau hat, wenn sich die Motorsteuerung im Betriebszustand LAUFEN mit voller Drehzahl befindet, und in der Start- oder Stopbetriebsart ein niedriges Niveau hat. Der Ausgang des ersten UND-Glieds 89 ist mit dem Selektoreingang des 2-auf-1-Multiplexers 86 verbunden, um eine Auswahl zu treffen zwischen dem 500-kHz-Taktsignal oder dem Signal an der Leitung 85 vom Ratenänderungszähler 84. Ein zweites UND-Glied 99 empfängt an seinem Eingang ebenfalls das RAMPENENDE-Signal und seinem anderen Ausgang das Betriebsart-Signal. Der Ausgang des zweiten UND-Glieds 99 ist mit dem Freigabeeingang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 verbunden. Das RAMPENENDE-Signal an der Leitung 93 wird auch einem Eingang des Steuersignalmoduls 63 zugeführt.
Ein Stopdetektor 95 empfängt den Zählwertausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87, um eine Feststellung dann zu treffen, wenn der Zählwert einen vordefinierten relativ kleinen Wert hat. Wenn, wie es nachstehend beschrieben wird, der Zählwert diesen Wert in der Bertriebsart weiches Anhalten erreicht, ist der Motor 10 im wesentlichen zu einem vollständigen Anhalten gekommen. Als Antwort auf das Erfassen dieses vordefinierten Wertes gibt der Stopdetektor ein MOTORSTOP-Signal an einer Leitung 98 zum Steuersignalmodul 63 aus.
Der Zählwertausgang vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 wird auch an eine Gruppe Eingänge eines TORTAKT-Zähler-Voreinstell- Multiplexers 94 gelegt. Die andere Gruppe Eingänge des TORTAKT-Zähler-Voreinstell-Multiplexers 94 ist mit den Phasenwinkelschaltern in der Gruppe Konfigurationsschalter 43 verbunden. Der TORTAKT-Zähler-Voreinstell-Multiplexer leitet eine Gruppe seiner Eingänge zu den Voreinstelleingängen des TORTAKT-Zähler 96 weiter, und zwar in Abhängigkeit von einem Winkelauswähl-Signal vom Steuersignalmodul 63. Der TORTAKT- Zähler 96 wird durch ein 500-kHz-Referenztaktsignal inkrementiert, um ausgehend vom Voreinstellwert aufwärts zu zählen und an seinem Übertragausgang ein TORTAKT-Signalimpuls zu erzeugen, wenn der maximale Zählwert erreicht ist. Der Ausgang des TORTAKT-Zählers 96 ist mit seinem Ladenschluß verbunden, sodaß jeder Impuls des TORTAKT-Signals den Zähler erneut mit dem voreingestellten Wert vom Multiplexer 94 lädt. Die Frequenz des resultierenden TORTAKT-Signals wird festgelegt durch den Betrag des nummerischen Wertes vom Multiplexer 94. Je größer dieser Betrag ist, um so höher ist die TORTAKT-Frequenz. Das TORTAKT-Signal vom TORTAKT-Zähler 96 wird den Unterschaltungen im Thyristortriggermodul (siehe Figur 2 und 4) zugeführt.
Die Motorsteuerung 12 weist eine Reihe Betriebsarten auf, die der Anwender durch geeignetes Einstellen der Konfigurationsschalter 43 freigibt. Die Betriebsarten, die bezüglich der Erfindung von besonderem Interesse sind, beziehen sich auf das Anlaufen und Anhalten des Motors in einer gesteuerten Weise. Zwei grundsätzliche Arten des gesteuerten Anlaufens kann man auswählen, bei denen die Spannung, die während des Startens oder Anlaufens an den Motor gelegt wird, entweder für ein vorgegebenes Zeitintervall konstant bleibt oder allmählich zunimmt, bis der Motor im wesentlichen seine volle Drehzahl erreicht. Eine gesteuerte Anhaltebetriebsart kann man ebenfalls freigeben oder einschalten, sodaß dann der Betrag der Spannung, die am Motor anliegt, allmählich abnimmt, bis der Motor im wesentlichen zu einem vollen Stillstand gekommen ist. Befindet sich der Motor in der Start-, Lauf- oder Stopstufe, ist das Zeitgabemodul 61 so konfiguriert, daß ein TORTAKT-Signal erzeugt wird, das die Thyristor in einem Muster gemäß der Betriebsart triggert, die für diese Stufe freigegeben ist. Die Betriebsweise des Taktgabemoduls 61 während jeder dieser Start- und Stopbetriebsarten soll nachstehend einzeln erläutert werden.

Anlaufen mit konstanter Spannung

Hat der Anwender eine Start- oder Anlaufbetriebsart mit konstanter Spannung ausgewählt und dem Anschluß 44 ein Startsignal zugeführt, dann gibt das Steuersignalmodul 63, unter Bezugnahme auf Figure 2 und 3, die entsprechende Gruppe Steuersignale aus, um das Zeitgabemodul 61 in entsprechender Weise zu konfigurieren. Insbesondere wird ein Zeitgabemodulrücksetzsignal (nicht gezeigt) ausgesandt, um die Zeitgabemodulkomponenten zurückzusetzen und Voreinstellwerte in die Zähler 84 und 96 zu laden. Gleichzeitig legt das Steuersignalmodul 63 ein aktives Konstantspannungsstart-Signal über die Leitung 97 an den Selektoreingang des Aufwärts/Abwärts-Zähler- Voreinstell-Multiplexers 91 an. Dieses Signal veranlaßt, daß der Aufwärts/Abwärts-Zähler-Voreinstell-Multiplexer 91 den nummerischen Wert vom Festwertnetzwerk an den Vorstelleingang 88 des Aufwärts/Abwärts-zählers 87 weiterleitet. Beim Konstantspannungsbetrieb wirkt der Aufwärts/Abwärts-Zähler wie ein Zeitgeber für den Zeitabschnitt, während dem die Startspannung konstanter Größe dem Motor zugeführt wird. Ein mit LADEN bezeichnetes Signal vom Steuersignalmodul 63 wird an den Aufwärts/Abwärts-Zähler gelegt, um den nummerischen Wert, der dem Voreinstelleingang 88 zugeführt wird, in den Zähler 87 zu laden. Dieser Wert ist derart ausgewählt, daß der Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 seinen maximalen Zählwert am Ende des gewünschten Zeitabschnittes erreicht.
Die Länge des Konstantspannungsstartintervalls ist auch durch die Rate oder Geschwindigkeit bestimmt, mit der der Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 getaktet wird. Diese Rate wird von den Schaltungskomponenten 80, 84 und 86 erzeugt. Beim Startbetrieb sendet das Steuersignalmodul 63 ein SBETRIEB- Signal hohen Niveaus aus, das an der Leitung 82 ein hohes BETRIEB-Signal erzeugt, um anzuzeigen, daß sich die Motorsteuerung 20 im Startbetrieb befindet. Dieses BETRIEB- Signal setzt den Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 in die Aufwärtszählkonfiguration, so daß sein Zählwert beim Empfang jedes Impulses an seinem Takteingang inkrementiert wird. Das BETRIEB-Signal veranlaßt auch, daß der Ratenmultiplexer 80 den STARTRATE-Eingang von den Konfigurationsschaltern 43 auswählt. Der nummerische Wert der STARTRATE bewirkt eine Voreinstellung des Ratenänderungszählers 84, der die Frequenz des Ausgangssignals an der Leitung 85 festlegt und damit letztlich auch die Länge des Konstantspannungsintervalls.
Während der Anfangsphase des Startbetriebs ist das Motordrehmoment niedriger als das Lastdrehmoment, so daß ein aktives STALL-Signal hohen Niveaus über das EXKLUSIV-ODER- Glied 81 dem UND-Glied 89 zugeführt wird. Das dem UND-Glied 89 ebenfalls zugeführte RAMPENENDE-Signal befindet sich auf niedrigem Niveau. Der dadurch resultierende Ausgang des UND- Glieds 89 veranlaßt, daß der 2-auf-1-Multiplexer 86 den Ausgang auf der Leitung 85 des Ratenänderungszählers 84 auswählt und dem Takteingang des Aufwärts/Abwärts-zählers 87 zuführt. Der zuletzt genannte Zähler wird von jedem Impuls des Ratenänderungszählers 84 inkrementiert, um das Startintervall zeitlich zu steuern.
Beim Konstantspannungsstartbetrieb bestimmt die Einstellung der Phasenwinkelschalter den Phasenwinkel der AC- oder Wechselspannung, bei dem die Thyristoren jeder Versorgungsleitung getriggert werden. Deshalb werden kurz vor dem Ende des Startintervalls die Signale der Phasenwinkelschalter in der Gruppe der Konfigurationshalter 43 zum Voreinstelleingang des TORTAKT-Zählers 96 weitergeleitet, und zwar über den TORTAKT-Zähler-Voreinstell-Multiplexer 94 aufgrund des Winkelauswahl-Signals vom Steuersignalmodul 63. Der von den Phasenwinkelschaltern angegebene Zählervoreinstellwert erzeugt aus dem 500-kHz-Referenztaktsignal das frequenzmäßig niedrigere TORTAKT-Signal. Dieses frequenzniedere Signal bestimmt die Frequenz, mit der der Phasenverzögerungszähler 71 im Thyristortriggermodul 65 (siehe Figur 4) inkrementiert wird. Beim Konstantspannungsbetrieb ist die TORTAKT- Signalfrequenz konstant, sodaß während des gesamten Startintervalls die Thyristoren beim selben Phasenwinkel getriggert werden.
Das Ende des konstanten Spannungsstartintervalls wird vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 dann angezeigt, wenn dieser seinen maximalen Zählwert erreicht, bei dem dann alle Ausgangsleitungen des Zählers auf einem hohen logischen Niveau sind. Dieser maximale Zählwert wird von einem Vollzählwertdetektor 92 abgetastet, der aufgrund dieser Abtastung ein Rampenende- Signal hohen logischen Niveaus an der Ausgangsleitung 93 erzeugt. Das aktive RAMPENENDE-Signal hohen Niveaus informiert das Steuersignalmodul 63 darüber, daß das Konstantspannungsstartintervall abgelaufen ist. Das RAMPENENDE-Signal schaltet auch den Ausgang des zweiten UND-Glieds 99 um, wodurch das weitere Inkrementieren des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 gesperrt und der maximale Zählwert eingefroren wird.
Anschließend wird die Phasenwinkelverzögerung der Versorgungsleitungsspannug, bei der die Thyristoren getriggert werden, schnell herabgesetzt, sodaß die Thyristoren im wesentlichen während der gesamten Halbperiode der Spannung leitend sind. Um dies zu bewerkstelligen, veranlaßt das RAMPENENDE-Signal hohen Niveaus, daß der Ausgang des ersten UND-Glieds 89 ein niedriges Niveau annimmt. Dadurch wird der 2-auf-1-Multiplexer 86 veranlaßt, das 500-kHz-Taktsignal zum Takten des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 auszuwählen. Das RAMPENENDE-Signal hohen Pegels veranlaßt auch, daß das Steuersignalmodul 63 das aktive Konstantspannungsstart-Signal von der Leitung 97 entfernt. Dies führt dazu, daß der Aufwärts/Abwärts-Zähler- Voreinstell-Multiplexer 91 den nummerischen Wert, der von den Phasenwinkelschaltern eingestellt ist, dem Voreinstelleingang 88 des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 zuführt. Das Steuersignalmodul 63 gibt auch ein LADEN-Signal an den Aufwärts/Abwärts- Zähler aus, wodurch veranlaßt wird, daß der Phasenwinkelschalterwert in diesen Zähler geladen wird. Dieser Ladevorgang veranlaßt, daß der maximale Wert am Ausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 und damit auch das RAMPENENDE-Signal verschwinden, und der Zähler 87 wieder freigegeben ist.
Dann schaltet das Steuersignalmodul 63 das Winkelauswahl- Signal um, sodaß jetzt der Multiplexer 94 den Ausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 dem Voreinstelleingang des TORTAKT-Zählers 96 zuführt. Das Ergebnis davon ist, daß jetzt der Ausgang des Zählers 87, aber nicht die Phasenwinkelschaltereinstellungen, die TORTAKT-Signalfrequenz bestimmen. Das den Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 taktende 500-kHz-Signal erhöht schnell die TORTAKT-Frequenz und bewirkt eine schnelle Verkleinerung der Phasenwinkelverzögerung, mit der die Thyristoren 17 bis 19 getriggert werden. Schließlich sind die Thyristoren im wesentlichen während der gesamten Halbperiode der AC-Spannung leitend, und der Motor läuft mit voller Drehzahl. burch die rampenartige Zunahme der Spannung am Ende des Startintervalls vom Konstantspannungswert bis hin zum vollen Spannungswert, wird eine schrittförmige Zunahme der Motordrehzahl und des Motordrehmoments vermieden.
Falls eine derartige schrittförmige Zunahme des Motordrehmoments unbedenklich ist, kann man die Thyristoren einfach in einen konstant leitenden Zustand triggern, und zwar dann, wenn entweder das RAMPENENDE-Signal aktiv wird oder das STALL- Signal inaktiv wird.

Weicher Anlauf

Anstelle des Konstantspannungsstartbetriebs kann der Anwender einen Weichstartbetrieb auswählen, bei dem die Motorsteuerung 12 die an den Motor gelegte Spannung allmählich anwachsen läßt, um eine damit in Einklang stehende Zunahme der Drehzahl zu bewirken. Zu diesem Zweck werden die Thyristoren 17 bis 19 jeder Phase bei aufeinanderfolgend kürzeren Spannungsphasenwinkeln getriggert, sodaß sie während größer werdenden Abschnitten der Halbperiode der Versorgungsleitungsspannungen leitend werden. Bei dieser Betriebsart erhöht das Zeitgabemodul 61 allmählich die TORTAKT-Signalfrequenz, die dem Thyristortriggermodul 65 zugeführt wird. Mit der Erhöhung dieser Frequenz werden die Phasenverzägerungszähler 71 für jede Versorgungsleitungsunterschaltung nach Figur 4 mit schnelleren Raten getaktet, sodaß eine zunehmend kürzere Phasenwinkelverzögerung die Folge ist.
Wenn unter Bezugnahme auf Figur 2 und 3 der Weichstartbetrieb ausgewählt worden ist, gibt das Steuersignalmodul 63 Signale an das Zeitgabemodul 61 ab, um dessen Schaltungsanordnung in die Weichstartkonfiguration zu bringen. Speziell erzeugt das Steuersignalmodul 63 ein aktives Start/Stop-Betriebsartsignal (SBETRIEB-Signal) hohen Niveaus, das an der Leitung 82 am Ausgang des ODER-Glieds 83 ein BETRIEB-Signal hohen Niveaus zur Folge hat. Zusätzlich zum Versetzen des Aufwärts/Abwärts- Zählers 87 in den Aufwärtszählzustand veranlaßt das hohe Betriebsignal, daß der Ratenmultiplexer 80 die Startrate- Signale, die von den Beschleunigungsratenkonfigurationsschaltern 43 herrühren, an den Voreinstell-Eingang (oder N- Eingang) des durch N-teilenden Ratenänderungszählers 84 weiterleitet Das Startrate-Signal ist eine Zahl, die das dem Ratenänderungszähler 84 zugeführte 15-Hz-Taktsignal teilt, und auf diese Weise an der Leitung 85 ein Ausgangssignal mit niedrigerer Frequenz erzeugt. Dieses Ausgangssignal stellt die Rate dar, mit der der Triggerphasenwinkel der Thyristoren zu ändern ist.
In der anfänglichen Phase des Weichstartbetriebs hat das STALL-Signal am Eingang des EXKLUSIV-ODER-Glieds 81 ein aktives hohes Niveau, und das Laufen- oder Laufbetrieb-Signal am anderen Eingang wird im Startbetreib auf einem niedrigen Niveau gehalten. Das EXKLUSIV-ODER-Glied 81 gibt daher ein Ausgangssignal hohen Niveaus an das UND-Glied 89 ab, das außerdem zum jetztigen Zeitpunkt das RAMPENENDE-Signal niedrigen Niveaus an der Leitung 93 empfängt. Der Ausgang des UND-Glieds 89 veranlaßt deshalb, das der 2-auf-1-Multiplexer 86 die an der Leitung 85 geteilte Frequenz vom Ratenänderungszähler 84 zum Takteingang des Aufwärts/Abwärts- Zählers 87 weiterleitet.
Das KONSTANTSPANNUNGSSTART-Signal an der Steuerleitung 97 ist auf niedrigem Niveau und veranlaßt, das der Aufwärts/Abwärts- Zähler-Voreinstell-Multiplexer 91 die Eingangsgruppe auswählt, die die Signale von den Phasenwinkelkonfigurationsschaltern 43 erhält. Diese Signale der Phasenwinkelkonfigurationsschalter stellen am Voreinstelleingang 88 des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 einen nummerischen Wert bereit, der den anfänglichen Spannungsphasenwinkel definiert, bei dem die Thyristoren 17 bis 19 während des Startens getriggert werden sollen, und der damit das vom Motor erzeugte Anfangsdrehmoment definiert. Dieser nummerische Wert wird durch ein LADEN-Signalimpuls, der vom Steuersignalmodul 63 zu Beginn des Startbetriebs empfangen wird, in den Zähler geladen. Mit jedem Zyklus des Ausgangssignals des Ratenänderungszählers 84 inkrementiert der Aufwärts/Abwärts-Zähler seinen Zählwert, und zwar ausgehend von dem Wert, der von den Phasenwinkelkonfigurationsschaltern geladen wurde.
Im Weichstartbetrieb veranlaßt das Winkelauswahl-Signal vom Steuersignalmodul 63, daß der TORTAKT-Zähler-Voreinstell- Multiplexer 94 den Ausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 zum TORTAKT-Zähler 96 weiterleitet Da der nummerische Ausgangswert des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 zunimmt, wird der TORTAKT-Zähler 96 periodisch mit einer größeren Zahl voreingestellt, so daß zunehmend weniger Impulse des 500-kHz- Taktsignals benötigt werden, bevor ein TORTAKT-Impuls an seinem Übertragausgang auftritt. Die Folge davon ist, daß die Frequenz der TORTAKT-Impulse in entsprechender Weise zunimmt. Jeder Impuls des TORTAKT-Signals lädt den TORTAKT-Zähler 96 erneut mit dem gegenwärtigen Wert des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87.
Mit der Zunahme der Frequenz des TORTAKT-Signals werden die in Figur 4 dargestellten Phasenverzögerungszähler mit schnelleren Raten getaktet, wodurch die Phasenverzögerung zwischen einem Nulldurchgang der Versorgungsleitungsspannung und der Triggerung der Thyristoren vermindert wird. Dies bedeuetet, daß die Thyristoren für zunehmend längere Zeitabschnitte leitend sind und an den Motor 10 einen größeren Spannungsbetrag anlegen, wodurch dessen Drehzahl zunimmt.
Schließlich erreicht der Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 seinen maximalen Zählwert, so daß sämtliche seiner Ausgangsleitungen auf einem hohen Niveau (Binäre 1) sind und die Thyristoren 17, 18 und 19 beim kürzesten Phasenwinkel getriggert werden, der mit der rampenartigen Phasenwinkeländerung beim Weichstartbetrieb produzierbar ist. Dieser maximale Zählwert wird dann vom Vollzählwertdetektor 92 erfaßt, der aufgrund dieser Erfassung dadurch anspricht, daß er ein aktives RAMPENENDE- Signal hohen Niveaus an der Leitung 93 erzeugt. Das RAMPENENDE-Signal wird über das UND-Glied 99 zurückgeführt, um den Aufwärts/Abwärts-Zähler 97 gegenüber einer weiteren Inkrementierung zu sperren, wodurch sein maximaler Zählwert eingefroren und ein Umrollen vermieden wird. Der Zählwert, der den TORTAKT-Zähler 96 voreinstellt, bleibt daher zu diesem Zeitpunkt konstant, und das TORTAKT-Signal wird auf seiner höchsten Frequenz gehalten, die vom Zeitgabemodul 61 abgeleitet wird. Das RAMPENENDE-Signal zeigt dem Steuersignalmodul 63 an, daß die Startphase ihr Ende gefunden hat, und die Motorsteuerung 12 geht in den Laufbetrieb mit voller Drehzahl über. Beim normalen Laufbetrieb mit voller Drehzahl bleibt der Ausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 auf seinem maximalen Zählwert stehen, so daß die volle Versorgungsleitungsspannung dem Motor 10 zugeführt wird.
Unter gewissen Umständen ist es während des Startens möglich, daß der Motor 10 den blockierten oder gebremsten Zustand verläßt, bevor der Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 seinen maximalen Wert erreicht hat. In diesem Fall ist es erwünscht, die an den Motor gelegte Spannung so schnell wie möglich auf die volle Leitungsspannung zu erhöhen, da der Motor seine volle Drehzahl im wesentlichen erreicht hat. Wenn der gebremste Zustand verschwindet, nimmt das STALL-Signal, das über das EXKLUSIV- ODER-Glied 31 einem Eingang des ersten UND-Glieds 89 zugeführt wird, ein niedriges Niveau an. Dadurch wird der Ausgang dieses UND-Glieds umgeschaltet, was zur Folge hat, daß der 2-auf-1- Multiplexer 86 das 500-kHz-Taktsignal direkt an den Takteingang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 37 weiterleitet. Auf diese Weise wird eine sehr schnelle Inkrementierung auf den maximalen Zählwert dieses Zählers erreicht. Folglich nimmt die Frequenz des TORTAKT-Signals sehr schnell zu, wodurch wiederum die Phasenwinkelverzögerung zum Triggern der Thyristoren 17, 18 und 19 äußerst schnell abnimmt.

Weiches Anhalten

In einer Art und Weise, die ähnlich zu derjenigen ist, in der die Thyristortriggerphasenwinkelverzögerung während des Weichstartbetriebs vermindert wird, kann man die Triggerphasenwinkelverzögerung erhöhen, um eine allmähliche gesteuerte Drehzahlverminderung des Motors während des Stopbetriebs vorzusehen. Zum Herabsetzen der Drehzahl des Elektromotors 10 wird die TORTAKT-Signalfrequenz vermindert, um im Thyristortriggermodul 65 eine längere Spannungsphasenverzögerung vorzusehen. Das in Figur 3 dargestellte Zeitgabemodul 61 arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise, wie es gerade bezüglich des Weichstartbetriebs beschrieben wurde, allerdings mit der Ausnahme, daß das EBETRIEB-Signal an der Leitung 82 auf niedrigem Niveau ist, weil das Start/Stop-Betrieb-Signal (SBETRIEB-Signal) vom Steuersignalmodul 63 ein niedriges Niveau hat. Das EBETRIEB- Signal wird während des Stopbetriebs auf niedrigem Niveau gehalten. Das auf niedrigem Niveau befindliche BETRIEB-Signal bringt den Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 in den Abwärtszählzustand, so daß der Zählwert mit jedem Impuls vom 2-auf-1- Multiplexer 86 dekrementiert wird. Ferner veranlaßt das Betrieb an der Leitung 82, daß der Ratenmultiplexer 80 die Gruppe Konfigurationsschalter 43 auswählt, die die Stoprate anzeigen, und das diese Signale dem Zählwertvoreinstelleingang des Ratenänderungszählers 84 zugeführt werden. Dadurch ist es dem Anwender möglich, die Rate auszuwählen, mit der die Spannung vermindert wird, und somit das Zeitausmaß, das der Motor 10 zum Anhalten braucht.
Zu Beginn des Stopbetriebs befinden sich die LAUFEN- und STALL-Signale auf niedrigem Niveau, so daß der 2-auf-1- Multiplexer 86 das 500-kHz-Taktsignal dem Aufwärts/Abwärts- Zähler 87 zuführt, der Zähler 87 wird somit mit einer hohen Geschwindigkeit getaktet, um das TORTAKT-Signal und die Thyristortriggerung schnell zu ändern. Diese Taktgabe führt zu einer schnellen Herabsetzung der dem Motor zugeführten Spannung.
Schließlich nimmt das STALL-Signal ein hohes (aktives) Niveau an und zwingt den Multiplexer 86, den Ausgang des Ratenänderungszählers 84 zum Takteingang des Aufwärts/Abwärts- Zählers 87 weiterzuleiten. Die Stopratenschaltereinstellungen bestimmen die Frequenz des Signais an der Leitung 85, die der Ratenänderungzzähler 84 aus dem 15-Hertz-Taktsignal erzeugt, und vermindern auf diese Weise die Dekrementierungsrate des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87. Mit der Abnahme des nummerischen Wertes des Aufwärts/Abwärtszählers 87 wird eine kleinere Zahl vom Multiplexer 94 an den Voreinstelleingang des TORTAKT- Zählers 96 weitergeleitet. Deshalb werden zunehmend kleinere Zahlen periodisch in den TORTAKT-Zähler geladen, so daß ein zunehmend größere Anzahl von Zyklen oder Perioden des 500-kHz- Referenztaktsignals benötigt werden, bevor ein Impuls des TORTAKT-Signals erzeugt wird.
Die Dekrementierung des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 führt schließlich zu einem derart kleinen nummerischen Ausgangswert, daß die Thyristoren 17 bis 19 nur noch in einem so kurzen Zeitabschnitt leitend sind, daß sich der Motor nahezu bis zu einem vollständigen Stillstand verlangsamt hat. Sobald dieser vordefinierte kleine nummerische Ausgangswert vom Stopdetektor 95 erfaßt wird, erzeugt er an seinem Ausgang 98 ein Motorstopsignal, das an das Steuersignalmodul 63 weitergegeben wird. Dieses Signal veranlaßt, daß die Motorsteuerung 12 das Anlegen von Elektrizität an den Motor beendet, so daß der Motor zu einem vollständigen Stillstand kommt, sofern dies bereits nicht der Fall ist.

Wirtschaftlicher Betrieb

Zusätzlich zur Steuerung des Motors während des Anlaufens und Anhaltens kann die Motorsteuerung 12 in einer solchen Weise konfiguriert werden, daß sie während des vollen Drehzahlbetriebs des Motors den Leistungsfaktor möglichst wirtschaftlich einstellt. Bei einer solchen die Wirtschaftlichkeit betreffenden Technik wird die Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom in einer der Versorgungsleitungen (beispielsweise in der Leitung C) gemessen und als Referenzwert gespeichert, wenn das Motordrehmoment während des Motorstarts zum ersten Mal das Lastdrehmoment übertrifft. Sind diese Wirtschaftlichkeits- oder Sparmaßnahmen aktiv, wird die TORTAKT-Signalfrequenz so eingestellt, daß die stromleitenden Zeitabschnitte der Thyristoren die tatsächliche Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom etwa auf dem gespeicherten Referenzwert halten. Sollte allerdings ein STALL-Signal hohen Niveaus auftreten, das anzeigt, daß das Motordrehmoment beträchtlich geringer als das Lastdrehmoment ist, wird dem Motor für eine Zeitspanne die volle Spannung zugeführt und die Referenzphasendifferenz wird zum Zwecke der Anwendung erhöht, wenn die Vollspannungszeitspanne abgelaufen ist, und der Wirtschatlichkeitsbetrieb wird erneut aufgenommen.
Zum Durchführen dieser Funktion enthält das Steuersignalmodul 63 eine in Figur 5 dargestellte Ökonomieschaltung 50, die für das Zeitgabemodul 61 ein EBETRIEB-Signal erzeugt. Während des Startbetriebs empfängt diese Schaltung 50 ein Zählwertfreigabe-Signal hohen Niveaus und ein LAUFEN-Signal hohen Niveaus vom Steuersignalmodul 63. Das Zählwertfreigabe-Signal wird zusammen mit den Versorgungsleitungsspannungs- und Versorgungsleitungsstromsignalen für die Versorgungsleitung C bei den Steuerungssystemeingängen 30 und 40 sowie einem 250- kHz-Taktsignal den vier Eingängen eines UND-Glieds 51 zugeführt. Der Ausgang des vier Eingänge aufweisenden UND- Glieds 51 ist mit dem Takteingang (CLK) eines Zählers 53 verbunden, der P-Zähler genannt wird. Der Löscheingang (CLR) des P-Zählers 53 ist mit Ausgang eines drei Eingänge aufweisenden UND-Glieds 52 verbunden. Die LAUFEN- und STALL- Signale werden den beiden Eingängen des UND-Glieds 52 zugeführt, und der dritte Eingang dieses UND-Glieds empfängt den Ausgang von einem monostabilen Multivibrator (Monoshot) 54. Der Monoshot 54 wird durch die abfallende Flanke der Spannungsschwingungsform der Versorgungsleitung C getriggert, wobei diese Flanke bei einem Nulldurchgang von einem positiven zu einem negativen Wert auftritt.
Während des Startens des Motors 10 wird der P-Zähler 53 durch jeden Impuls vom Monoshot 54 gelöscht, d.h. bei jedem Positiv- zu-Negativ-Nullspannungsdurchgang. Der Zähler wird dann durch jeden Impuls des 250-kHz-Taktsignals inkrementiert, bis das C- Versorgungsleitungsstromsignal ein niedriges Niveau annimmt, wenn der Stromfluß durch den Thyristor 19 aufhört. Zu diesem Zeitpunkt stellt der Zählwert im P-Zähler das Intervall zwischen dem Spannungs- und Stromnulldurchgang dar und entspricht daher der Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom in der Versorgungsleitung C. Dieser Zählwert wird solange festgehalten, bis der P-Zähler 53 von einem anderen Impuls des Monoshot 54 zurückgesetzt wird, also beim nächsten negativ gerichteten Versorgungsleitungsspannungsnulldurchgang während des Motorstarts.
Der P-Zähler 53 fährt mit der Messung der Spannungs- und Stromphasendifferenz solange fort, bis das STALL-Signal ein niedriges Niveau annimmt, also wenn der Motor 10 seine volle Drehzahl nahezu erreicht hat. Beim Auftreten dieses Zustands tritt die Motorsteuerung in den Laufbetrieb ein, und das Steuersignalmodul 63 setzt sowohl das LAUFEN-und Zählwertfreigabe-Signal auf ein logisch niedriges Niveau, wodurch der P-Zähler gesperrt und sein Zählwert eingefroren wird. Dieser Zählwert stellt die Phasendifferenz beim Auftreten des Motors aus dem gebremsten oder blockierten Zustand dar und dient als Referenzphasendifferenz für den Wirtschaftlichkeitsbetrieb.
Sobald der Motor 10 seine volle Drehzahl erreicht hat, überprüft das Steuerungssystem 20 einen der Konfigurationsschalter 43, um festzustellen, ob der Anwender die Wirtschaftlichkeitsfunktion gewählt hat. Ist diese Funktion gewählt, wird der in Figur 5 dargestellten Schaltung 50 ein Wirtschaftlichkeitsfreigabe-Signal hohen Niveaus zugeführt. Während des Laufbetriebs führt die aktivierte Wirtschaftlichkeits- oder Ökonomieschaltung 50 einen periodischen Vergleich der tatsächlichen Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom der Versorgungsleitung C mit der P-Zähler 53 gespeicherten Referenzphasendifferenz durch. Ein Q-Zähler bezeichneter zweiter Zähler 55 mißt die Spannung-Strom-Phasendifferenz, während sich der Motor 10 im Laufbetrieb befindet. Der Q-Zähler 55 wird von dem Monoshot 54 bei jedem Positiv-zu-Negativ-Nulldurchgang der C-Versorgungsleitungsspannung gelöscht. Der Takteingang des Q-Zählers 55 ist mit dem Ausgang eines anderen, drei Eingänge aufweisenden UND-Glieds 56 verbunden. Das UND-Glied 56 empfängt das C- Versorgungleitungsspannungssignal an einem invertierenden Eingang, und zwar zusammen mit dem C-Versorgungsleitungsstromsignal und dem 250-kHz-Taktsignal an regulären Eingängen. Solange die Versorgungsleitungsspannung negativ und der Strom positiv ist, tabuliert der Q-Zähler die Taktsignalimpulse. Der Q-Zähler 55 mißt daher auch das Intervall dazwischen, wenn die Spannung und der Strom negativ gerichtete Nulldurchgänge machen, und dieses Intervall entspricht der derzeitigen Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom der den Motor 10 speisenden Versorgung.
Die periodisch auftretende Phasendifferenz wird vom Q-Zähler 55 dem einen Eingang eines Mehr-Bit-Digitalgrößenvergleichers 57 zugeführt. Der andere Eingang des Größenvergleichers 57 erhält den Ausgang des P-Zählers 53, der die Referenzphasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom darstellt. Ein Ausgangssignal hohen Pegels des Vergleichers 57 zeigt an, daß die Referenzphasendifferenz im P-Zähler 53 größer oder gleich der derzeitigen Phasendifferenz im Q-Zähler 55 ist. Umgekehrt zeigt ein Ausgangssignal mit niedrigem logischen Pegel vom Größenvergleicher 57 an, daß die Referenzphasendifferenz kleiner als die derzeitige Phasendifferenz ist.
Wenn beim Laufbetrieb die Wirtschaftlichkeitsmaßnahmen freigegeben sind, wird am Ausgang des Größenvergleichers 57 ein EBETRIEB-Signal erzeugt, das entweder ein hohes oder ein niedriges Niveau hat. Das EBETRIEB-Signal wird dem ODER-Glied 83 des Zeitgabemoduls 61 in Figur 3 zugeführt, um die TORTAKT- Signalfrequenz zu steuern und damit die leitenden Zeitabschnitte der Thyristoren. Beim Laufbetrieb wird das SBETRIEB-Signal auf einem niedrigen Niveau gehalten, so daß das EBETRIEB-Signal dae Zeitgabemodul steuern kann. Ist der Wert des Q-Zählers größer als derjenige des P-Zählers, versetzt das EBETRIEB-Signal den Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 in den Abwärtszählzustand, um die Zahl zu erniedrigen, die über den Multiplexer 94 dem Vorstelleingang des TORTAKT-Zählers 96 zugeführt wird. Durch diese Aktion wird die Frequenz des TORTAKT-Signals vermindert und eine damit in Einklang stehende Zunahme der Phasenverzögerung für die Triggerung der Thyristoren bewirkt, so daß deren stromleitende Zeitabschnitte vermindert werden. Das Ergebnis davon ist, daß die dem Motor 10 zugeführte Spannung wegen der kürzeren stromleitenden Abschnitte der Thyristoren 17 bis 19 herabgesetzt wird.
Die Motorspannung nimmt ausgehend von der vollen Leitungsspannung sequentiell so lange ab, bis die derzeitige Spannung-Strom-Phasen-Differenz, die durch den Inhalt des Q- Zählers 55 dargestellt ist, kleiner als die Referenzphasendifferenz im P-Zähler ist. Sobald dieser Umstand auftritt, wird das EBETRIEB-Signal umgeschaltet, um den Aufwärts/Abwärts-Zähler 87 in den Aufwärtszählzustand zu schalten, was zu einer Zunahme der Frequenz des TORTAKT- Signals und der leitenden Zeitabschnitte der Thyristoren führt.
Sind die Wirtschaftlichkeitsmaßnahmen aktiv, oszilliert der Wert im Q-Zähler 55, der die tatsächliche Spannung-Strom- Phasen-Differenz darstellt, um den Referenzwert im P-Zähler 53. In diesem Zustand führt das Zeitgabemodul 61 abwechselnd eine Zunahme und Abnahme der Frequenz des TORTAKT-Signals um ein geringes Ausmaß durch. Die Wirtschaftlichkeitsmaßnahmen führen dazu, daß lediglich ein minimales Ausmaß an Elektrizität dem Motor zugeführt wird, das aber ausreicht, um ein Abbremsen oder Blockieren des Motors 10 zu vermeiden.
Sollte allerdings bei dieser Betriebsart das STALL-Signal auftreten, erhöht das Zeitgabemodul 61 sehr schnell das TORTAKT-Signal auf seine maximale Frequenz, so daß die volle Versorgungleitungsspannung am Motor anliegt, um zu verhindern, daß der Motor 10 tatsächlich vollkommen abgebremst oder zum Stillstand kommt. Sind unter Bezugnahme auf Figur 3 die Wirtschaftlichkeitsmaßnahmen aktiv, wird ein Lauf-Signal hohen Niveaus an einen Eingang des EXKLUSIV-ODER-Glieds 81 gelegt, wodurch dieses Glied veranlaßt wird, das STALL-Signal zu invertieren. Im normalen Laufzustand ist das STALL-Signal auf einem niedrigen Niveau (inaktiv), so daß vom EXKLUSIV-ODER- Glied 81 über das UND-Glied 89 (das RAMPENENDE-Signal ist auch niedrig) dem 2-auf-1-Multiplexer 86 ein Signal mit hohem Niveau zugeführt wird. Dadurch wird der Multiplexer 86 veranlaßt, das Ausgangssignal niedriger Frequenz des Ratenänderungszählers zum Takteingang des Aufwärts/Abwärts- Zählers 87 weiterzuleiten. Kommt es allerdings zu einem Abbremsen oder Blockieren, wird das hohe STALL-Signal vom EXKLUSIV-ODER-Glied 81 auf ein niedriges Niveau invertiert, wodurch der 2-auf-1-Multiplexer 86 veranlaßt wird, das 500- kHz-Taktsignal dem Vorwärts/Abwärts-Zähler 80 zuzuführen. Der Blockierzustand veranlaßt auch, daß das Steuersignalmodul ein hohes SBETRIEB-Signal ausgibt, wodurch der Zähler 87 in den Aufwärtszählzustand gezwungen wird. Diese kombinierten Wirkungen inkrementieren zehr schnell den Zählwert im Aufwärts/Awärts-Zähler auf seinen maximalen Wert, wodurch die TORTAKT-Frequenz und die stromleitenden Perioden der Thyristoren erhöht werden. Die Thyristoren werden sehr schnell für die gesamte Halbperiode leitend, in der sie in Vorwärtsrichtung vorgespannt sind, so daß die volle Versorgungsleitungsspannung an den Motor 10 gelegt wird.
Die volle Spannung wird für eine feste Periode im Motor 10 zugeführt, bevor dadurch zum Wirtschaftlichkeitsbetrieb zurückgekehrt wird, daß die TORTAKT-Signalfrequenz vermindert wird, wie es anfangs beim Eintritt in den Laufbetrieb der Fall war. Vor der Rückkehr zum Wirtschaftlichkeitsbetrieb wird allerdings der Wert im P-Zähler 53 nach Figur 5 geringfügig inkrementiert, um der Gefahr eines weiteren Blockierzustands zu begegnen. Zu diesem Zweck gibt das Steuersignalmodul 63 für ein kurzes Zeitintervall ein Zählwertfreigabe-Signal hohen Niveaus aus, wobei das Stromsignal und das Spannungssignal für die Versorgungsleitung C auf einem hohen bzw. niedrigen Niveau sind. Dadurch ist es dem vier Eingänge aufweisenden UND-Glied 51 gestattet, einige Impulse des 250-kHz-Taktsignals weiterzuleiten, so daß der P-Zähler 53 inkrementiert wird. Falls das 250-kHz-Taktsignal eine zu große Inkrementierung des P-Zählers vorsieht, kann man alternativ ein in der Frequenz niedrigeres Taktsignal (beispielsweise 250 Hertz) dem P-Zähler 53 zuführen, nachdem der anfängliche Zählwert gespeichert worden ist. Das Steuerungssystem 20 kann mehrmals zyklisch durch den Blockierzustand und die P-Zählerinkrementierung laufen, bis der Wert des P-Zählers 53 soweit erhöht ist, daß ein Abbremsen oder Blockieren nicht mehr auftritt. Die Referenzphasendifferenz wird somit durch Verändern der Lastbedingungen dynamisch eingestellt.
Figur 6 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel für einen Teil der in Figur 3 dargestellten Zeitgabemodulschaltung bei dem Ausführungsbeispiel ist der Ausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 direkt mit dem TORTAKT-Zähler- Voreinstell-Multiplexer 94 verbunden und danach mit dem TORTAKT-Zähler 96. Diese Verbindung erzeugt eine lineare Veränderung der TORTAKT-Signalfrequenz und damit des Phasenwinkels, bei dem die Thyristoren 17 bis 19 während des Anlaufens bzw. Anhaltens getriggert werden. Bei dem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Ausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 mit den Adresseingängen eines Nachschlagtabellenspeichers 100 verbunden. Die Datenausgabeleitungen des Speichers 100 sind mit den Eingängen des Vollzählwertdetektors 92, des Stopdetektors 95 und des TORTAKT-Zähler-Voreinstell-Multiplexers 94 verbunden.
Der Zählwertausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 87 adressiert den Speicher 100. Der Inhalt des adressierten Speicherplatzes wird anstelle des Zählerausgangs den Komponenten 92, 94 und 95 zugeführt. Durch Laden geeigneter Werte in den Speicher kann die lineare Aufwärts/Abwärts-Zählerinkrementierung oder -dekrementierung in eine nichtlineare Funktion zum Ändern der TORTAKT-Signalfrequenz umgeformt werden, und damit auch zum Ändern der Thyristortriggerwinkel. Der Speicher 100 kann separate Nachschlagetabellen für den Start- und Stopbetrieb speichern, so daß unterschiedliche Transformationsfunktionen vorgesehen sind.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung des Anlegens von Elektrizität an einen Wechselstrom-Elektromotor, enthaltend:

eine Schaltereinrichtung (17, 18, 19), die den Elektromotor (10) mit einer Quelle (A, B, C) wechselnder Elektrizität verbindet und die von einer solchen Art ist, daß sie vom Augenblick des Anlegens eines Triggerimpulses an bis zum Nullwerden des Betrages des durch sie fließenden Wechselsromes leitend ist,

eine Einrichtung (63) zum Erfassen eines periodisch auftretenden Zustands der Spannung der wechselnden Elektrizität der Quelle und zum Vorsehen einer Anzeige beim Auftreten dieses Zustands,

eine Einrichtung (71, 72) zum Zählen von Perioden eines Taktsignals und zum Erzeugen des Triggerimpulses im Anschluß an das Zählen einer vordefinierten Anzahl von Perioden, und

eine Einrichtung (65) zum Anlegen des Triggerimpulses an die Schaltereinrichtung,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (61) zum Verändern der Frequenz des Taktsignals zum Verändern der von der Schaltereinrichtung (17, 18, 19) dem Motor (10) zugefuhrten Menge von Elektrizität, wobei die von der Einrichtung (63) zum Erfassen vorgesehene Anzeige den Zählwert in der Einrichtung (71, 72) zum Zählen zurucksetzt und danach die Einrichtung (71, 72) zum Zählen in Lauf setzt, um die vordefinierte Anzahl von Perioden des Taktsignals zu zählen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung (63) zum Erfassen eine Anzeige bereitstellt, wenn die Spannung der Elektrizität der Quelle einen Nulldurchgang macht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Einrichtung (61) zum Verändern des Taktsignals enthält:

eine Einrichtung (62) zum Einstellen einer Rate, mit der die Frequenz des Taktsignals zu ändern ist, und

eine Einrichtung (96) zum Teilen der Frequenz eines Referenzsignals durch einen vorgegebenen Faktor, der sich mit einer Rate ändert, die durch diese Einrichtung zum Einstellen festgelegt wird, wodurch das Taktsignal erzeugt wird.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, ferner enthaltend:

eine Einrichtung (51, 53) zum Feststellen einer zwischen der Spannung und dem Strom der Elektrizität der Quelle auftretenden Phasendifferenz zu einem vordefinierten Zeitpunkt während des Betriebs des Motors,

eine Einrichtung (55, 56) zum periodischen Messen einer zwischen der Spannung und dem Strom der Elektrizität der Quelle auftretenden Phasendifferenz, und

eine Einrichtung (57) zum Vergleichen der Phasendifferenz der Einrichtung zum Feststellen mit der Phasendifferenz der Einrichtung zum periodischen Messen,

wobei die Einrichtung (61) zum Verändern des Taktsignals die Taktsignalfrequenz in Abhängigkeit von der Einrichtung zum Vergleichen ändert, um die Triggerimpulse der Schaltereinrichtung zu solchen Zeitpunkten zuzuführen, daß die Phasendifferenz der Einrichtung zum periodischen Messen im wesentlichen gleich der Phasendifferenz der Einrichtung zum Feststellen gehalten wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der vordefinierte Zeitpunkt während des Betriebs des Motors festgelegt wird durch eine Beziehung zwischen den Beträgen eines Motordrehmoments und eines auf den Motor einwirkenden Lastdrehmoments.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der vordefinierte Zeitpunkt während des Betriebs des Motors im Anschluß an das Anlaufen des Motors der erste Zeitpunkt ist, bei dem das Motordrehmoment gleich oder größer als das Lastdrehmoment wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner enthaltend eine Einrichtung zum Anzeigen des Umstands, wenn der Strom der Wechselstromquelle einen Nulldurchgang macht, und wobei:

die Einrichtung (51, 53) zum Feststellen einer Phasendifferenz einen ersten Zähler (53) und eine auf die Einrichtung zum Erfassen und auf die Einrichtung zum Anzeigen ansprechende Einrichtung (51) aufweist, die dazu dient, den ersten Zähler mit einer vorgegebenen Rate während des Zeitintervalls zwischen einem Auftreten eines Nulldurchgangs der Spannung der Quelle und einem Auftreten eine. Nulldurchgangs des Stromes zu takten,

die Einrichtung (55, 56) zum periodischen Messen einer Phasendifferenz einen zweiten Zähler (55) und eine auf die Einrichtung (63) zum Erfassen und die Einrichtung zum Anzeigen ansprechende Einrichtung (56) aufweist, die dazu dient, den zweiten Zähler mit der vorgegebenen Rate während des Zeitintervalls zwischen einem Auftreten eines Nulldurchgangs der Spannung der Quelle und einem Auftreten eines Nulldurchgangs des Stromes zu takten, und

die Einrichtung (57) zum Vergleichen die Ausgangssignale des ersten und zweiten Zählers miteinander vergleicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner enthaltend:

einen Frequenzteiler (84) zum Erzeugen eines ersten Signals mit einer Frequenz, die in Abhängigkeit von der Einrichtung zum Einstellen einer Rate festgelegt wird, und

einen Zähler (87) zum Zählen von Zyklen des ersten Signals und zum Erzeugen eines entsprechenden Zählwerts, und

wobei die Einrichtung (96) zum Teilen der Frequenz die Frequenz des Taktsignals in Abhängigkeit von dem Zählwert dieses Zählers (87) erzeugt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Zähler (87) eine Einrichtung (88, 90, 91) zum Voreinstellen seines Zählwerts auf einen definierten Wert enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner enthaltend eine Einrichtung (92) zum Erfassen des Umstands, wenn der Zählwert des Zählers (87) einen vorgegebenen Betrag erreicht hat, und zum Ausgeben eines diesen Umstand anzeigenden Signals.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner enthaltend eine Einrichtung (99) zum Sperren des Zählers (87) in Abhängigkeit von der Herausgabe des Signals, das das Erreichen des vorgegebenen Betrages des Zählwerts anzeigt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner enthaltend eine Einrichtung (63) zum Erfassen des Umstands, wenn eine im Motor durch gegenelektromotorische Kraft erzeugte Spannung von entgegengesetzter Polarität zu der Spannung der Quelle ist, und zum Erzeugen eines Signals, das den Zustand entgegengesetzter Polarität anzeigt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner enthaltend eine Einrichtung (80, 84, 86) zum Weiterleiten eines zweiten Signals an den Zähler (87) in Abhängigkeit von dem Signal, das den Zustand entgegengesetzter Polarität anzeigt, so daß der Zähler (87) Perioden des zweiten Signals anstelle von Perioden des ersten Signals zählt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner enthaltend einen Nachschlagtabellenspeicher (100) mit einer Vielzahl Speicherplätze, einem Speicherplatzadreßsignaleingang, an den der Zählwert des Zählers (87) gelegt ist, und einem Datenausgang, der mit der Einrichtung (96) zum Teilen verbunden ist.