LU82046A1 - ARRANGEMENT FOR ADJUSTING THE SPEED OF AN INDUCTION MACHINE - Google Patents
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Description
--1 GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG De 5o.9o6--1 GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG De 5o.9o6
Brevet N°...............Q .. 2-Q- * > Ç ^ da .......27 décembr e.....197 ) Monsieur le Ministre , æS de l’Économie Nationale et des Classes MoyennesBrevet N ° ............... Q .. 2-Q- *> Ç ^ da ....... 27 décembr e ..... 197) Monsieur le Ministre , æS de l'Économie Nationale et des Classes Moyennes
Titre délivré : _______________________________________ K» -Titre délivré: _______________________________________ K »-
Service de la Propriété IndustrielleService de la Propriété Industrielle
öS? LUXEMBOURGöS? LUXEMBOURG
Demande de Brevet d’invention I. Requête .......La .société ditei LOHER GmbH, 8399 RUHSTQRF/RO'FT,.....Allemagne...........d> Fédérale,représentéeparMonsieur JaequesdeMuyseragissant ........en--qualité~.de»»aïidataire..............................................................................................................................................-..................(2) dépose.— ce —vingfc-septdêceiflbr e19oo soixante-dix-neuf (3) à 15....... . heures, au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : • "Anordnung--zur Drehzalilverstellung einer^ Induktionsraasehlne" déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeurs) est (sont) : .......Jochen SCHÖRHER,Pillhamer^Sfcrasse 7,RUHSTORF/ROTTf Allemagn® ........Fédérale.......................................................................................................................................................................................................-...............................- 2. la délégation de pouvoir, datée de ................................. le 3. la description en langue............allemande................................ de l’invention en deux exemplaires ; 4....................2......... planches de dessin, en deux exemplaires ; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le..................27.....décembre.....19.79............................................................................................................................................................................................Demande de Brevet d'invention I. Requête ....... La .société ditei LOHER GmbH, 8399 RUHSTQRF / RO'FT, ..... Allemagne ........... d> Fédérale , représentéeparMonsieur JaequesdeMuyseragissant ........ en - qualité ~ .de »» aïidataire ............................. .................................................. .................................................. .............-.................. (2) dépose.— ce —vingfc-septdêceiflbr e19oo soixante-dix-neuf ( 3) à 15 ........ heures, au Ministère de l'Économie Nationale et des Classes Moyennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l'obtention d'un brevet d'invention concernant: • "Arrangement - for adjusting the speed of a ^ induction wheel" déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l '(es) inventeurs) est (sont): ....... Jochen SCHÖRHER, Pillhamer ^ Sfcrasse 7, RUHSTORF / ROTTf Allemagn® ........ Fédérale .. .................................................. .................................................. .................................................. ...............................................- .. .............................- 2nd la délégation de pouvoir, datée de ........... ...................... le 3. la description en langue ............ allemande ........ ........................ de l'invention en deux exemplaires; 4 .................... 2 ......... planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l'Enregistrement à Luxembourg, le .................. 27 ..... décembre ..... 19.79 .. .................................................. .................................................. .................................................. ....................................
revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6)..............................-Brevet......................................déposée® en (7).............Allemagne-Fédérale..........................................revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d'une (des) demande (s) de (6) ........................... ...- Certification ...................................... déposée® en (7). ............ Allemagne-Fédérale ................................... .......
le..................28.....décembre.....197-8......(-No-......-P.....28 56.....574,41.............................................................................................(8) au nom de............la- déposante.............................................-.......................................................................................................................................(9) élit domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg ........................................le .................. 28 ..... décembre ..... 197-8 ...... (- No -...... -P ..... 28 56 ..... 574.41 ................................. .................................................. .......... (8) au nom de ............ la- déposante ................... ..........................-....................... .................................................. .................................................. ............ (9) élit domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg ................. .......................
........35-,.....bd·.......Royal.................................................................................................................................................................................................................ao> sollicite la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, —favec ajournement de cette délivrance à ..................................... mois......... 35 -, ..... bd ....... Royal ........................ .................................................. .................................................. .................................................. ................................... ao> sollicite la délivrance d'un brevet d'invention pour l ' objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, —favec ajournement de cette délivrance à .................................. ... mois.
'•Le ..h.....maàdatair.e......¾.............JL f !' / ........'• Le ..h ..... maàdatair.e ...... ¾ ............. JL f!' / ........
II. Procès-verbal de DépôtII. Procès-verbal de Dépôt
La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, en date du : "N, / ,.·-..... V Pr. le Ministre à 15... heures / <£"' Λΐ\ de l’Économie Nationale etr^deT Classes Moyennes, ,.................... I li /¾¾ %\ Φ f/O-cP (| q "_v?„- TA τ_l_ ID. 5o.9o6La susdite demande de brevet d'invention a été déposée au Ministère de l'Économie Nationale et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, en date du: "N, /,. · -..... V Pr . le Ministre à 15 ... heures / <£ "'Λΐ \ de l'Économie Nationale etr ^ deT Classes Moyennes,, .................... I left / ¾¾% \ Φ f / O-cP (| q "_v?„ - TA τ_l_ ID.5o.9o6
BEANSPRUCHUNG DER PRIORITÄTDEMANDING PRIORITY
t der Patent/Qiyty - Anmeldungt the patent / qiyty application
In: DER BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Vom: 28. Dezember 1978 VKAkxiyIn: THE FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY dated: December 28, 1978 VKAkxiy
PATENTANMELDUNGPATENT APPLICATION
inin
LuxemburgLuxembourg
Anmelder : LOHER GmbHApplicant: LOHER GmbH
Betr : "Anordnung zur Drehzahlverstellung einer Induktionsmaschine".Re: "Arrangement for speed adjustment of an induction machine".
Der Text enthält eine Beschreibung: Seite 2 bis gefolgt vonThe text contains a description: Page 2 to followed by
Patentansprüchen: Seite 1 - 2 - :Claims: Page 1 - 2 -:
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Anordnung mit Thyristoren zur Verstellung der Drehzahl von Induktionsmaschinen mit Kurzschlußläufer. Derartige Anordnungen sind bereits bekannt, und zwar Gerate, die eine Drehzahlverstellung über die Frequenz vornehmen, sogenannte Frequenzumrichter, und Geräte,· die eine Drehzahlverstellung über die Ständerspannung vornehmen, sogenannte Drehstromsteller. Drehzahlverstellung über die Frequenz ist nahezu verlustlos; die bisher bekannten Ausführungen von Frequeiizumrichtern sind jedoch sehr aufwendig. Drèhzahlverstellung über die Spannung ist verlustbehaftet und infolge der hohen 'Schlupfverluste für Dauerbetrieb nicht geeignet; dafür ist der Bauaufwand ( für einen Drehstromsteller sehr gering.The invention relates to an electronic arrangement with thyristors for adjusting the speed of induction machines with squirrel-cage rotors. Such arrangements are already known, namely devices that make a speed adjustment via the frequency, so-called frequency converters, and devices that make a speed adjustment via the stator voltage, so-called three-phase controllers. Speed adjustment via frequency is almost lossless; the previously known designs of frequency converters are, however, very complex. Adjusting the number of revolutions via the voltage is lossy and not suitable for continuous operation due to the high slip losses; but the construction effort (for a three-phase controller is very low.
Die erfindungsgemäße Anordnung verbindet auf einfache Weise die Vorzüge der beiden genannten StelleinrichtungenÎ Verlustarme Drehzahlverstellung über die Frequenz bei geringem Bauaufwand.The arrangement according to the invention combines in a simple manner the advantages of the two aforementioned adjusting devices arme low-loss speed adjustment via frequency with little construction effort.
. Dies wird dadurch erreicht, daß man die bei Thyristor-Drehs tromstel lern übliche Zündwinkelvorgabe abändert. Bekanntlich kann man über den Zündwinkel die Größe der Spannungszeitflächen an der Last und damit den Laststrom ein-stellen. Hierbei ist der Zusammenhang zwischen Zündwinkel und Effektivwert von Ausgangs Spannung bzw. Ausgangsstrom des Drehstromstellers in einem weiten Steuerbereich nähe-rungsweise linear. Bei bisher bekanntem Drehstromsteller- > . betrieb sind im ausgeglichenen Zustand Zündwinkel, Ausgangsspannung und Laststrom konstant; die Frequenz ent- , spricht der Frequenz des speisenden Netzest In der erfindungsgemäßen Anordnung wird nun mit einer geeigneten Steuereinrichtung das bisher übliche Zündschema bei Drehstromstellern dahingehend abgeändert, daß während einer bestimmten Anzahl von NetzSchwingungen nur Zündung bei den positiven Halbschwingungen und anschließend nur Zündung bei den negativen Halbschwingungen erfolgt. Dies kann man beispielsweise so ausführen, daß während einer ersten positiven Halbschwingung der Netzspannung ein kleiner positiver Laststrom fließt, während der zweiten positiven Halbschwingung ein etwas größerer, während der dritten ein großer und mit -, ---....___1___·_______ _ .. - . _ - ·_ ] ; j abnimmt. Ab der 6.Halbschwingung werden in gleicher Weise | die Thyristoren für die negativen Halbschwingungen der j .. This is achieved in that the tromstel learn at thyristor rotation learn usual ignition angle specification. As is well known, the size of the voltage time areas on the load and thus the load current can be set via the ignition angle. The relationship between the ignition angle and the effective value of the output voltage or output current of the three-phase controller is approximately linear in a wide control range. With previously known three-phase AC controller->. operation, the ignition angle, output voltage and load current are constant in the balanced state; the frequency corresponds to the frequency of the feeding network nest In the arrangement according to the invention, the previously usual ignition scheme for three-phase controllers is now modified with a suitable control device such that during a certain number of network vibrations only ignition for the positive half-oscillations and then only ignition for the negative ones Half vibrations occur. This can be done, for example, in such a way that a small positive load current flows during a first positive half-oscillation of the mains voltage, a somewhat larger one during the second positive half-oscillation, a large one with the third, and with -, ---....___ 1 ___ · _______ _ .. -. _ - · _]; j decreases. From the 6th half oscillation, | the thyristors for the negative half-oscillations of the j.
I _ Netzspannung gezündet. Man erhält insgesamt eine Aus- ! gangsspannung bzw. einen Laststrom mit einer Hüllkurve, I deren Frequenz niedriger als die Netzfrequenz ist und deren Kurvenform über die Modulation der Zündwinkel beein-flußbar ist. Für Dreiphasensysteme sind drei derartige Anordnungen vorzusehen, wobei die Zündwinkel so geführt werden, daß die Hüllkurven der drei Lastströme ein Drehstromsystem mit jeweils 12o ° Phasenverschiebung bilden.I _ Mains voltage ignited. You get an overall! output voltage or a load current with an envelope, I whose frequency is lower than the mains frequency and whose curve shape can be influenced by modulating the ignition angle. Three such arrangements are to be provided for three-phase systems, the ignition angles being such that the envelopes of the three load currents form a three-phase system, each with a 120 ° phase shift.
Die Phasenverschiebung von 12o° bezieht sich auf die Hüllkurvenfrequenz.The phase shift of 12o ° refers to the envelope frequency.
Man kann zeigen, daß bei vorliegender Anordnung Ampli-( tude und Frequenz der ersten Harmonischen von Ausgangs-It can be shown that in the present arrangement the amplitude and frequency of the first harmonics of output
Spannung und Strom näherungsweise proportional zu Ämpli-| tude und Frequenz der Hüllkurve sind. Folglich lassen | sich über die Modulation der Zündwinkel Amplitude und Fre- | quenz der Grundschwingung der Ausgangsspannung verstellen.Voltage and current approximately proportional to Ämpli- | tude and frequency of the envelope are. Hence let modulate the firing angle amplitude and Fre- | Adjust the frequency of the fundamental oscillation of the output voltage.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist hierbei, daß für ein dreiphasiges ümrichtersystem die geringe Anzahl von 6 Thyristoren benötigt wird.The main advantage of the arrangement according to the invention is that the small number of 6 thyristors is required for a three-phase converter system.
Das erfindungsgemäße Umrichtersystem gehört prinzipiell · zur Klasse der Direlctumrichter. Bei diesem Umrichterprinzip ist der Frequenzstellbereich nach oben begrenzt. Der Um-! , richter ist damit gut geeignet für den Antrieb von Arbeits maschinen, die neben einer hohen einzelne oder mehrere niedrige Drehzahlen fordern. Die hohe Drehzahl kann durch • direkten Netzanschluß oder üblichen Stellerbetrieb und die , niedrige Drehzahl durch einfaches Umschalten in der Steuer- ·In principle, the converter system according to the invention belongs to the class of direlct converters. With this converter principle, the upper limit of the frequency setting range. The um-! , richter is therefore well suited for the drive of machines that require high individual or multiple low speeds. The high speed can be achieved by • direct mains connection or normal actuator operation and the low speed by simply switching over in the control ·
Ieinrichtung auf das beschriebene Steuerverfahren realisiert werden. Je nach Erfordernis ist treibender oder bremsender Betrieb möglich. Anwendung findet die Anordnung beispiels-[l weise bei Aufzügen, Hebezeugen, Transporteinrichtungen,Ieinrichtung can be realized on the control method described. Depending on the requirements, driving or braking operation is possible. The arrangement is used, for example, in lifts, hoists, transport devices,
Zentrifugen, Werkzeugmaschinen u.v.a.Centrifuges, machine tools and many more
Jj Die erfindungsgemäße Anordnung und ihre Funktionsweise wird j ‘ .an Hand von Figuren näher erläutert: ! /[λ - 4 - / u · * GS zeigen:Jj The arrangement according to the invention and its mode of operation is explained in greater detail using figures:! / [λ - 4 - / u · * GS show:
Fig. 1 ein Prinzipbild dèr erfindungsgemäßen Anordnung » mit Steuereinrichtung, Leistungsteil und angeschlossener Asynchronmaschine.Fig. 1 is a schematic diagram of the inventive arrangement »with control device, power section and connected asynchronous machine.
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf von Steuerspannung, einem Sperrsignal, Netzspannung, Zündimpulsen, und Ausgangsstrom für Phase R.2 shows the time course of control voltage, a blocking signal, mains voltage, ignition pulses, and output current for phase R.
* In der Blockschaltbilddarstellung in Fig. 1 wird von analogen Steuergrößen für die Amplitude und UF für Frequenz der Grundschwingung der Umrichterausgangsspannung ausgegangen..Diese beiden Größen werden einem Sollwert-ç generator 1 zugeführt. Der Sollwertgenerator erzeugt drei* In the block diagram representation in FIG. 1, analog control variables for the amplitude and UF for frequency of the fundamental oscillation of the converter output voltage are assumed. These two variables are fed to a setpoint generator 1. The setpoint generator generates three
sinusförmige, um jeweils 12o° verschobene Ausgangssignale fl, - deren Amplitude und Frequenz über die Eig- Vsinusoidal output signals fl, each shifted by 12o °, - their amplitude and frequency via the eigen- V
nungsgrößen , UR verstellbar sind. Die Sollwertgeneratorsignale können mit analogen oder digitalen Schaltkreisgliedern erzeugt werden. Derartige Anordnungen sind in der Literatur bekannt. (Kahlen W: Sollwertgenerator für Dreh strom-Wechselrichter nach dem Unterschwingungsverfahren, Internationale Elektronische Rundschau 1970 Nr. 2)sizes, UR are adjustable. The setpoint generator signals can be generated with analog or digital circuit elements. Such arrangements are known in the literature. (Kahlen W: Setpoint generator for three-phase inverters according to the undershoot method, International Electronic Review 1970 No. 2)
Das dreiphasige Sollwertsignal wird mit drei Diodenschaltungen 2_, c m gleichgerichtet. Die gleichgerichteten Sig-nale i^2R s TI stellen äie Eingangssignale für die Zündle impulsgeneratoren 3R g dar. Die Zündimpulsgeneratoren erzeugen die Zündimpulse für die Thyristoren des Drehstromstellers 6. üblicherweise führt man Zündimpulsgeneratoren so aus, daß der Zusammenhang zwischen Eingangsspannung und Zündwinkel näherungsweise linear ist. In drei Schnittriggern 4R g T werden aus den Sollwertsignalen U2R S T ärei Sperrsignale S^R g ^ gebildet. Diese Signale dienen zur Erkennung, ob positive oder negative Halbschwin-• gungen vorliegen. Die Sperrsignale steuern über drei elektronische Schalteinrichtungen 5 die Freigabe der Zünd-The three-phase setpoint signal is rectified with three diode circuits 2_, c m. The rectified signals i ^ 2R s TI represent input signals for the Zündle pulse generators 3R g. The ignition pulse generators generate the ignition pulses for the thyristors of the three-phase controller 6. Usually, ignition pulse generators are designed so that the relationship between the input voltage and the ignition angle is approximately linear . In three cut triggers 4R g T, blocking signals S ^ R g ^ are formed from the setpoint signals U2R S T äri. These signals are used to identify whether there are positive or negative semi-oscillations. The blocking signals control the release of the ignition via three electronic switching devices 5
Impulse Z^R s T oder Z2R s T- Bei positiven Halbschwingungen des Sollwertsignals werden die Zündimpulse Z1TJ c _ für /! Λ (/' - 5 - ‘ ; - 5 - i j| die Thyristoren n-jj^ g ip freigegeben und die Zündimpulse I *Z2R S T Thyristoren n2R s T gesperrt. Bei nega- ! tiven Halbschwingungen verhält es sich umgekehrt. Damit sind IίÜ während positiver Halbschwingungen nur positive Lastströme der'eingezeichneten Zählrichtung und während negativer Halbschwingungen nur negative Lastströme möglich. Daraus folgt, daß die Frequenz’ der Lastströme der Frequenz der Sollwertsignale entspricht.Pulses Z ^ R s T or Z2R s T- With positive half oscillations of the setpoint signal, the ignition pulses Z1TJ c _ for /! Λ (/ '- 5 -'; - 5 - ij | the thyristors n-jj ^ g ip released and the firing pulses I * Z2R ST thyristors n2R s T blocked. With negative half-oscillations the opposite is the case during positive half-oscillations only positive load currents of the indicated counting direction and during negative half-oscillations only negative load currents are possible, from which it follows that the frequency of the load currents corresponds to the frequency of the setpoint signals.
. Zur weiteren Erläuterung sind in Fig. 2 Abbildungen a, b, i c, d, e, f Sollwertausgangssignal U2R, das zugehörige I Sperrsignal S^R, Verlauf der Netzspannung Un, Zündimpulse S Z1R' Z2R fÜr äie ThYristoren niR' n2R und zugehöriger ! / Laststrom iR· aufgezeigt. Man sieht, daß infolge der I 1 Linearität zwischen Steuerspannung, Zündwinkel und Last- j ” ström die Hüllkurve des Laststromes ähnlich der Kurven form der SteuerSpannung ist. Die Grundschwingungsfrequenz f2 des Laststromes beträgt in vorliegendem Beispiel 5 Hz bei. For further explanation, in Fig. 2 are illustrations a, b, i c, d, e, f setpoint output signal U2R, the associated I blocking signal S ^ R, course of the mains voltage Un, firing pulses S Z1R 'Z2R for all thyristors niR' n2R and associated! / Load current iR · shown. It can be seen that, owing to the I 1 linearity between control voltage, firing angle and load j "current, the envelope curve of the load current is similar to the curve form of the control voltage. The fundamental frequency f2 of the load current is 5 Hz in the present example
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f einer angenommenen Netzfrequenz von 50 Hz.f an assumed mains frequency of 50 Hz.
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