NO131527B - - Google Patents

Description

Hastighetsregulatorsystem for flerfaset

asynkronmotor med viklet motor.

Oppfinnelsen angår et hastighetsregulatorsystem for flerfaset asynkronmotor med viklet motor, omfattende gradvis utkopling av motstander i rotorstrømkretsene og periodisk avbrytning av strømmen i disse kretser ved hjelp av minst én styrt halvlederlikeretter i hver strømkrets som i ledende tilstand av halvlederlikeretterne forbindes med et nøytralt punkt, hvilke halvlederlikerettere styres

• av et styresignal fra en styresignalgenerator i avhengighet av en feilspenning som svarer til forskjellen mellom den ønskede rdtorhastighet og rotorhastigheten i øyeblikket. Dette system egner seg særlig til

heiseorganer som f.eks. kraner, hvorved man kan oppnå en finregulering når kroken er i nærheten av ønsket høyde eller når lasten skal avsettes.

I henhold til kjent teknikk modifiseres hastigheten for asynkronmotorer med viklet rotor ved å kople rotorkretsene til fler-trinnsmotstander med kortslutninger i trinn ved hjelp av mekaniske kontakter eller reostater med glidekontakter eller væskekontakter. Men en diskontinuerlig motstandsregulering lar seg ikke forene med finregulering, og på den annen side egner kontinuerlig variable motstander seg ikke for hurtig betjening.

Det har allerede vært foreslått anordninger hvor en elektronisk bryter anordnes i serie med hver rotormotstand, hvor den elektroniske bryter består av en anti-parallellkopling av enten to tyratroner eller tyristorer eller én tyratron og en.diode, hvorved man oppnår at den tilsynelatende motstand avhenger av tenningsforsinkelsen for tyratronen eller tyratronene. Den største vanskelighet som man møter består i at spenningen og rotorfrekvensen er to forsk^llige variable, mens tenningsforsinkelsen med en gitt feil, det vil si en forskjell mellom den virkelige verdi og styringsverdien, bør være uavhengig av frekvensen. Det har likeledes vært foreslått et system hvor hastigheten representeres av penningen fra en takymeter-dynamo, idet konstant retardasjon for en gitt verdi oppnås ved hjelp av en innviklet kopling.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en vesentlig forbedring av disse systemer idet man kombinerer, med den vanlige kortslutningsmetode som omfatter trinnmotstander, en anordning for finregulering styrt av en elektronisk innretning som ikke benytter takymeter-dynamo. Den gjør det mulig å operere innenfor et på for-hånd bestemt område som nærmer seg hastigheten null som kan oppnås enten ved løfting eller senking av lasten. Videre kan man kople inn en sikkerhetsanordning som kopler ut virkningen av den elektroniske innretning, hvis sistnevnte ikke innvirker på hastigheten på forut-satt måte.

Det skal først kort nevnes at i en induksjonsmotor med viklet rotor' har tilkopling av motstander i hver rotorfase den virk-ning at motorens karakteristiske dreiemoment forskyves og dette med en stigning som er desto sterkere jo mere de tilkoplede motstander øker rotorens glidning i forhold til det flerfasede dreiefelt. Inn-kopling av trinnmotstander gjør det mulig under konstant belastning / å variere hastigheten med et energitap i motstandene. Det er ikke all-tid gunstig å øke antall motstander formsterkt, og videre bør man ta hensyn til ustabilitetsområdet for dreiemomentkurven. En tilleggspro-sess som består i, når motoren går langsomt, det vil si med stor glidning, og åpne og slutte rotorkretsen periodisk, er en praktisk regulering for gradvis å bringe motorhastigheten mot null. Dette kan gjen-nomføres ved hjelp av styrte halvledere som anordnes etter de vanlige motstandskretser og kan kortsluttes til mekaniske poler under innkop-ling av, pr.rotorfase, minst én styrt halvlederlikeretter som kan slutte kretsen til et nullpunkt.

Hensikten med oppfinnelsen er å styre tenningsforsinkere for hver likeretter som funksjon av en analogispenning som er et resultat av en sammenligning mellom en spenning som representerer styrever-dien og motorens 'hastighet, og hvor nev rte forsinkelse utgjør en konstant del av rotorstrømperioden, hva sistnevnte enn måtte være.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at styresignalgene-ratoren omfatter en i og for seg kjent anordning for frembringelse av en sagtannspenning hvis helning er proporsjonal med nevnte feilspenning, og en innretning for tilveiebringelse av en terskelverdi som er proporsjonal med rotorspenningens periode, hvorved nevnte styresignal leveres når amplituden av sagtannspenningen når terskelverdien, slik at den styrte halvlederlikeretter ved en bestemt feilspenning gjøres ledende etter en forsinkelse som er en forhåndsbestemt del av rotorspenningens periode.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av krave-

ne 2-5.

Den følgende beskrivelse som gis som eksempel, gjør det mulig bedre å forstå oppfinnelsen, i forbindelse med de vedlagte teg-ninger.

Pig.l viser et blokkskjema for et system i henhold til oppfinnelsen. Fig.2 viser et forenklet skjema for tenningsgeneratoren. Fig.3 viser et diagram som angir tenningsgeneratorens virkemåte. Fig.4 viser en foretrukket utførelsesform for det organ som danner synkroniserings-og pulssignalene med den seksdobbelte frekvens av rotorfrekvensen; Fig.5 viser et diagram over kombinasjonen av bølgefor-mene med den seksdobbelte repetisjonsfrekvens.

På fig.l sees en trefaset sleperingasynkronmotor bestå-ende av en stator 1 og en viklet rotor 2 méd statormating fra nettet til klemmene 3,4,5. Rotorpolene har henvisningstallene 6,7,8 og er forbundet på den ene side med en elektronisk blokk 28 som skal beskrives, og dessuten forbundet med en trefasemotstand med ledninger 9, 10, 11. På vanlig måte vil de motstandsforgreninger som ikke beskrives detaljert, inneholde mellompunkter som kan kortsluttes til et nullpunkt ved hjelp av de mekaniske brytere 12,13,14 på tre regulerings-nivåer I, II, III. Utgangsmotstandsklemmen 6', 7', 8' er forbundet med en generell kortslutter 41 og respektivt med tre elektroniske brytere 16, 17, 18. Sistnevnte omfatter i denne utførelse hver sin styrt likeretter, 20, 22, 24 som hver har en returdiode 19, 21, •■23. Man kan na-turligvis benytte andre former for elektroniske brytere, slik som to tyristorer anordnet antiparallelt i hver fase eller "triacs" eller lignende. I foreliggende tilfelle har hver tyristor 20, 22, 24 en ten-ningstrigger som reagerer på signal fra tenningsgeneratoren 25, 26, 27. Hver tenningsgenerator får energitilførsel fra en mateblokk 43 som ikke utgjør noen del av oppfinnelsen, hvorfra det går ledninger 110, 111, 112 til generatorene. Sistnevnte mottar signaler, hvis opphav skal beskrives i det følgende.

Blokken 28 har utgående ledninger 6,7,8 og disse er som

vist på fig.4, knyttet til en transformator P med to sekundærviklinger S-^ og S£ • Sekundærviklingen S1 mater en Graetz-bro som er oppbygget av dioder 63,64,65,66,67,68 hvor de tre anodene til diodene 63,64,65 sam-les i en felles leder 69 som munner ut i tre motstander 70,71,72 som respektivt forgrenes i den andre enden til diodenes tre katoder 66, 67,68. I denne innretning har spenningen U som opptrer over en motstand 70, en form som vist ved kurven 73, nemlig et tverrsnitt gjennom to sinusbølger som strekker seg over to tredjedeler av rotorperioden

eller 240° siden bølgene ved klemmene 70,71,72 utgjør et trefasesystem. Bølgeomformerne 74, 75, 76 avledes på kjent måte fra de første tre signaler med rektangulærform 77 som hver omfatter to tredjedeler av rotorperioden og tilføres gjennom ledningene 29,30,31 som det første signal som inngangssignal til tenningsgeneratoren. I hver av disse generator-er vil en signalomvender, som ikke beskrives, forme den komplementære del av signalene 77, slik at man får en spenning som opptrer bare under siste tredjedel av perioden.

Av konstruksjonsgrunner inneholder blokken 28 dessuten tilkoplet utstyr, hvis funksjon finnes i blokken 32 som følger etter blokk 28. Sekundærviklingen S2, koplet i stjerne, mater tre likeret-tere 83,84,85 og tre motstander 87,88,89 som selv er koplet i stjerne med retur til nullpunktet 86, via deres andre ende, slik at man får en spenning V over klemmene med en utstrekning på 180 elektriske grader. Som ovenfor vil tre bølgeomformere 91,92,93 avgi rektangulæ-re signaler som differensieres ved 95,96,97 og omdannes til et signal 98 med vekslende positive og negative topper for hver bølge.

Signalet til ledningen 99 som samler de tre differensia-torer, er summen av pulsene av typen 98 som svarer til tre faser, hvilket signal omfatter vekslende positive og negative pulser forskjø-vet 60 elektriske grader i forhold til hverandre.

Etter likeretting gjennom organet 101 får man en puls-rekke, f.eks. negativ, med jevne mellomrom og med seksdobbelt frekvens i forhold til rotorfrekvensen.

Kurvene på fig.5 viser på den ene side synkroniserings-signalene fra elementene 74,75,76 som går til ledningene 29,30,31 og disse signaler er betegnet 77A, 77B og 77C. Kurvene viser videre den suksessive omforming av signalene som foretas av hjelpelikeretteren koplet i stjerne.

94A, 94B og 94C representerer signaler formet av elementene 91,92,93. I 99A representerer pulsserien som dannes ved differen-siering av signalene 94A, 94B og 94C, og 100A betegner pulsrekken som dannes etter likeretting av repetisjonspulsen 6P gjennom elementet 101.

Signalet 6f omdannes til analogispenning ved 32 og med henvisningsbetegnelsen Z .påtrykkes blokken 35 som utfører måling av hastigheten ved å trekke rotorfrekvensen fra en konstant og tilveie-bringe en spenning som er proporsjonal med dette resultat. Sistnevnte spenning føres til hastighetsregulatoren 40 som avgir et feilsignal 42 ved å danne differansen mellom spenningen fra blokken 35 og en re-guleringsspenning som fastsettes av potensiometeret 140 styrt av et betjeningshåndtak. Utgangen 42 utgjør det andre signal som påtrykkes hver av tenningsgeneratorene.

Idet man på nytt henviser til skjemaet på fig.l, påtrykkes signalet Z fra blokken 32 også blokken 33 som utfører målingen av rotorperioden ved omvending ved hjelp av et ikke-lineært system og slik tilveiebringer en spenning som er proporsjonal med denne perio-dens varighet. Spenningen betegnes terskelspenning og påtrykkes ved 34 på tenningsgeneratorene og utgjør det tredje signalet som utgjør en nødvendig del. Beskrivelsen av fig.l fullstendiggjøres ved å omta-le blokkene 36, 39 og 41. Blokken 36 mottar analogispenningen fra 35 og sammenligner denne med to grenseverdier 37 og 38 som er glidegren-sene som er aktuelle under regulering ved meget lav motorhastighet. Hvis grensen mellom to positive og negative glidemerker passeres,

vil sammenligningsorganet frigjøre en generator 39 som f.eks. kan inneholde en oscillator-blokkeringsenhet. Sistnevnte virker på en likeretter som slutter en avbryterkontakt 41 og kontakten kortslutter med polene klemmene 6', 7',8'. På denne måte oppheves virkningen av regulatorene 16,17,18, motoren underkastes hastighetsparkarakteristik-ken som er bestemt av systemets motstander, under forutsetning av at ved hjelp av ikke viste forbindelser, kortslutningssystemet på nivå

I, II, III allerede er åpent.

Tenningsspenningsgeneratorene 25, 26, 27 består alle av, i henhold til fig.2, en generator som gir konstant strøm 46, hvor den-nes størrelse er proporsjonal med differansespenningen som påsettes klemmen 44, nemlig den spenning som er betegnet det andre signal til-ført blokken 40 av ledningen 42 (fig.l). Generatoren 46 er forbundet med platen 47a til en kondensator 47 som er forbundet med gods gjennom platen 47b. Kondensatoren er shuntet gjennom en transistor 48 hvor kollektor-og emitterrollen er byttet om på en slik måte at man reduserer tapspenningen VCE. Transistorbasisen 48b styres av klemmen 49 som mottar den omformede spenning fra første signal eller synkroniseringssignalet som kommer fra blokken 28 som forklart ovenfor. Kon-densatoroppladningen, begrenset til de tidsperioder som slipper gjennom av synkroniseringssignalet, er en lineært økende spenning og betegnes stigningsspenning. Den påtrykkes gjennom leder 51 på organet 50 som kan være en djfferensialforsterker. Den sistnevnte mottar gjennom en andre inngang 52 den terskelspenning som kommer fra klemmen 53. Denne spenning er ovenfor kalt det tredje signal som kommer fra blokk 33 (fig.l). Utgangen fra forsterkeren 50 er forbundet med en høyfre-kvensoscillator 54, hvis signaler med fordel forsterket ved 55, føres til triggeren for en elektronisk bryter 16,17 eller 18 via en transformator 56. Et ikke vist diodesystem tillater bare at de positive bølgetopper får adgang til en tyristortrigger, og en diode med serie-motstand anordnet på sekundærviklingen av transformator 56 unngår met-ning.

■Fig.3 viser virkemåten for tenningsgeneratoren i gra-

fisk form. Uon, U,n, U,- er synkroniseringsspenningene som påsettes

dy jv 3-1-

sperreorganene 48. I generatorene representeres de lineært økende spenninger som påtrykkes kondensatorene av de tre rette linjer 59, 60,6l som hver har en forskyvning på en tredjedels rotorperiode i forhold til foregående og følgende spenning. Stigningen for de rette linjer 59,60,61 er en funksjon av differansespenningen som påtrykkes generatoren 46. Ter.skelspenningen er representert ved ordinaten OW

og bestemmer et funksjonspunkt N^, N^, N-j på spenningene 59,60, 61, svarende til en tenningsforsinkelse al, a^, for de tre elektronis-

ke brytere for en gitt periode. Amplitudevariasjonene for a kan gå opp til 240 elektriske grader, slik at hvis stigningen for spenningene 59,60,6l synker ut fra en maksimal regulering, kan man etterhvert oppnå blokkering av bryterne.

Claims (5)

1. HåEtighetsregulatorsystem for flerfaset asynkronmotor med viklet rotor-, omfattende gradvis utkopling av motstander i rotor-strømkretsene og periodisk avbrytning av strømmen i disse kretser ved hjelp av minst In styrt halvlederlikeretter i hver strømkrets som i ledende tilstand av halvlederlikeretterne forbindes med et nøytralt punkt, hvilke halvlederlikerettere styres av et styresignal fra en styresignalgenerator i avhengighet av en feilspenning som svarer til forskjellen mellom den ønskede rotorhastighet og rotorhastigheten i øyeblikket, karakterisert ved at styresignalgenerato-ren (25,26,27) omfatter en i og for seg kjent anordning for frembringelse av en sagtannspenning hvis helning er proporsjonal med nevnte feilspenning, og en innretning (33) for tilveiebringelse av en terskelverdi som er proporsjonal med rotorspenningens periode, hvorved nevnte styresignal leveres når amplituden av sagtannspenningen når terskelverdien, slik at den styrte halvlederlikeretter ved en bestemt feilspenning gjøres ledende etter en forsinkelse som er en forhåndsbestemt del av rotorspenningens periode. 2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen for frembringelse av sagtannspenningen omfatter en kondensator (47) som lades av en generator (46) som leverer en strøm hvis styrke er proporsjonal med feilspenningen, hvilken kondensator utlades av en halvlederinnretning (48) som styres av et firkantbølge-signal hvis varighet er en forhåndsbestemt del av rotorspenningens
2. periode.
3. 3. System ifølge krav 2,karakterisert ved at firkantbølgesignalet dannes ved omforming av spenningen som opptrer over en motstand (70,71,72) i den tilhørende grén i en trefase-Graetzbro med tre grener som er parallellforbundet mellom pluss-og minusklemmer og kortsluttet, idet hver gren inneholder to dioder (63-66) og motstanden (70) er koplet i serie, hvilken bro mates ved deltatransformering av spenninger på rotorens' klemmer, slik at etter at det over den tilhørende motstand er dannet et spenningssignal hvis varighet er to tredjedeler av rotorspenningens periode, vil halvleder-likeretteren (48) være ledende og utlade kondensatoren (47) i løpet av den siste tredjedel av rotorspenningens periode.
4. 4. System ifølge krav 3,karakterisert ved en hjelpeinnretning som mates av en stjernekoplet sekundærvikling (52) i en transformator (62) som mater Graetzbroen (63-72), hvilken sekundærvikling utlades til et nøytralt punkt via tre dioder (83,84,85) og tre motstander (87,88,89), idet spenningen som opptrer over hver motstand omformes til en firkantbølge (94) og tilføres tre differensie-ringskretser (95,96,97) hvis utganger er stjernekoplet, slik at det resulterende signal etter likeretning (101) er sammensatt av et sett pulser med samme polaritet og hvis frekvens er seks ganger rotorspenningens frekvens.
5. 5. System ifølge krav 4,karakterisert ved at det resulterende pulssignal omformes til en analog spenning som tilføres en ulineær måleinnretning (33) for å frembringe terskelspen-ningen som er proporsjonal med rotorspenningens periode.