NO140251B - Styreanordning for elektrisk motor - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en styreanordning for elektrisk motor som driver en vippepumpe, omfattende en bryter som bevirker at motoren frakoples sin energikilde når pumpens væskebelastning synker under en forhåndsbestemt verdi, et styrerelé som betjener bryteren, en innretning som utleder et signal som er proporsjonalt med motorstrømmen, en sammenlig-ningsinnretning som sammenligner motorstrømmen med et innstillbart normalbelastningssignal, en bistabil krets med en passeringstilstand og en sperretilstand, en bryter som betjenes av pumpearmen for innstilling av den bistabile krets, en tidsstyrekrets som reagerer på sammenligningsinnretningen, og en koplingskrets som er forbundet med tidsstyrekretsen for å avenergisere styrereléet når motorstrømmen blir mindre enn normalbelastningsstrømmen.

Når det gjelder elektriske drivmotorer for slike vippepumper har det tidligere vært foreslått å kople ut driften under pumpens tomslag. Dette fremgår av U.S.-patentskrift nr. 3.413.535 og 3.440.512. Det er tidligere antatt at den mest følsomme styring ville være en sammenligning av motorens belastning for hvert arbeidsslag og hvert tomslag. Det har imidlertid vist seg at tomslaget er en upålitelig indikasjon for pumpens tilstand og følgelig har de tidligere styreanordninger ofte vist seg å være upålitelige.

Fra U.S.-patentskrift nr. 3-509.824 er det videre

kjent en styreanordning hvor en underbelastningsføler samvirker med en pulsintegrator under hvert nedover rettet pumpeslag for å bestemme pumpebelastningens størrelse i forhold til et forut-bestemt nivå. En relékrets samvirker også med underbelastnings-føleren, med en* overbelastningsføler og med en tidsstyreenhet for å holde en bryter i sluttet tilstand så lenge belastnings-

tilstanden er fordelaktig. Der skjer det imidlertid en sammenligning av motorens øyeblikksignal og et referansesignal som er innstilt ved hjelp av et potensiometer, og denne sammenligning skjer før det opptrer noe styreorgan med to tilstander. Sammenligningen skjer i en transistor som med hensyn til signalstrømmen ligger foran en andre transistor som arbeider som portkrets med to tilstander og styres av pumpe-kontakter.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en styreanordning av den innledningsvis nevnte art som enklere i sin konstruksjon, har færre kritiske komponenter og arbeider mere pålitelig enn de tidligere kjente styreanordninger av denne art.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at innretningen som utleder motorstrømsignalet, er direkte forbundet med inngangen i den bistabile krets hvis utgang er forbundet med motorstrømsignalinngangen i sammenligningsinnretningen som har form av en differensialforsterkér og hvis utgang er forbundet med en koplingsinnretning som styrer tidsstyrekretsen, slik at denne tilbakestilles i hver pumpearmperiode når motorstrømsignalet er større enn normalbelastningssignalet,

og tidsstyrer koplingskretsen når motorstrømsignalet er mindre enn normalbelastningssignalet.

Det er en fordel at den bistabile krets omfatter en kondensator som er forbundet med en felteffekttransistor, og at bryteren lader kondensatoren under pumpens dødslag og utlader kondensatoren under pumpens arbeidsslag og bringer felteffekttransistoren i ledende tilstand for passering av motorstrømsignalet.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser skjematisk en vippepumpe med en motor-styreanordning. Fig. 2 viser et koplingsskjema for en foretrukket utførelsesform av styreanordningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 viser et oppriss a<y> en alternativ bryter-innretning, som kan anvendes i styreanordningen på fig. 2. Fig. 4 viser et grunnriss av bryterinnretningen på fig. 3. Fig. 5 viser et sideriss av bryterinnretningen på fig. 3. Fig. 1 viser en vippepumpe 11 som er drevet av en elektrisk motor 12 som mates fra et nett via klemmene 15. Nettet er trefaset vekselstrøm og en tidsstyreinnretning 16

er forbundet over én fase. Tidsstyreinnretningen betjener en bryter 17 i energiseringskretsen for en spole 18 for en magnet-bryter 19 med et kontaktsett 20.

Bryteren 17 betjenes periodisk av tidsstyreinnretningen 16 i det tilfelle at pumpen 11 har vært koplet ut. Dette er ordnet slik at pumpen 11 automatisk kan startes igjen etter en pumpebelastningssvikt.

Parallelt med bryteren 17 er det anordnet en bryter 23 som betjenes av et relé med en spole 25 som energiseres under styring av en forsterker 26.

Det er klart at det må være en startanordning for energisering av bryteren 19 under starten, men deretter over-tar bryteren 23 for avenergiseringen av spolen 18 når bryteren 23 brytes, unntatt under starten.

Likesom i de kjente anordninger er en vikling 30 forbundet i serie med en fase til motoren 12. Dette er for å utlede et signal i en sekundærvikling i transformatoren 31, hvilket signal er proporsjonalt med motorens belastning. Transformatoren 31 har en sekundærvikling 32 som leverer et motorbelastningssignal til styreanordningen.

Ved oppfinnelsen er det ønskelig å sammenligne motor-belastningstilstanden med et forhåndsbestemt normalbelastningssignal bare under arbeidsslaget. Som vist på fig. 1 er det derfor anordnet en andre transformator 35 med en primærvikling 36 i serie med en variabel motstand 37. Dette er for å inn-stille et forhåndsbestemt normalbelastningssignal som opptrer over sekundærviklingen 38 i transformatoren 35.

På fig. 1 vil en bryter 4l som ligger i sekundær-kretsen for transformatoren 31 påvirkes av pumpens 11 vippe som antydet med den strekede linje 42. Bryteren 41 sluttes bare under pumpens arbeidsslag. Følgelig vil motorbelastnings-amplitudesignalet (antydet med rektangelet 45) bli sammenlig-net med et forhåndsbestemt normalbelastningsamplitudesignal (antydet med rektangelet 46). Dette skjer imidlertid bare når bryteren 41 er sluttet, dvs. under hvert arbeidsslag av pumpen 11. Under hvert tomslag er bryteren 41 brutt og ingen sammenligning av signalene skjer.

Fig. 2 viser en praktisk utførelse av anordningen som er vist skjematisk på fig. 1. Til venstre på fig. 2 er vist transformatoren 31 med en primærvikling 30 og en sekundærvikling 32.

En motstand 50 forbinder sekundærviklingen i serie med en diode 51 og over denne serieforbindelse er koplet en Zenerdiode 52 for å beskytte mot pverbelastningssignaler som kan opptre ved starten av motoren 12.

Motorbelastningssignalene fra sekundærviklingen 32 tilføres en differensialforsterker 55 via en felteffekttransistor 56. Felteffekttransistoren styres for passering eller sperring av signalene avhengig av ladningen av en kondensator 59- Kondensatoren 59 er forbundet i serie med en diode 61 og en motstand 62 mellom felteffekttransistoren 56 og jord 60.

Ladningen av kondensatoren 59 styres av to brytere 65 og 66 som fortrinnsvis er av kvikksølvtypen og montert på pumpens 11 vippearm. De er montert slik at bryteren 65 vil sluttes ved begynnelsen av hvert arbeidsslag og bryteren 66 vil sluttes ved begynnelsen av hvert tomslag. Ved begynnelsen av hvert arbeidsslag vil således kondensatoren 59 bli ladet og ved begynnelsen av hvert tomslag vil bryteren 66 utlade kondensatoren 59.

Det skal bemerkes at ladningen av kondensatoren 59, når bryteren 65 er sluttet skjer via en ledning 70 og en motstand 74 fra en dobbeltlikeretter 73. Slutning av bryterne 65 og 66 styrer felteffekttransistoren 56 ved begynnelsen av hvert arbeidsslag og tomslag, slik at signalene fra transformatoren 31 overføres eller sperres avhengig av hvilken bryter som er sluttet.

Under hvert arbeidsslag dvs. etter ladningen av kondensatoren 59 vil motorbelastningssignalet tilføres differensialforsterkeren 55- Den andre inngang i differensialforsterkeren er via en ledning 77 forbundet med et potensiometer som muliggjør innstilling av normalbelastningssignalet for

arbeidsslaget. Potensiometeret består av en variabel motstand 78, hvis ene ende er forbundet med jord 60 og hvis andre ende

via en ledning 79 er forbundet med ledningen 77 i et punkt 80 og med den ene ende av en motstand 81. Den andre ende av motstanden 81 er forbundet med et punkt 75 med konstant spenning som tilveiebringes av Zenerdioden 84 og en begrensningsmotstand 82. Motstanden 82 er med den annen ende forbundet med den positive klemme av likeretteren 73 via en ledning 83.

Utgangen fra differensialforsterkeren 55 er forbundet med basisen i en transistor 86. Transistoren 86 er parallell-forbundet med den andre kondensator 87 som tjener som en del av tidsstyrekretsen som skal forklares nærmere nedenfor og som inneholder en RC-krets bestående av kondensatoren 87 i serie med en motstand 88. Motstanden 88 og kondensatoren 87 er koplet i serie mellom punktet 75 med konstant spenning og jord 60. Dette muliggjør styringen av tidsperioden som er avhengig av ladningstiden for kondensatoren 87 i serie med motstanden 88. Tidsperioden begynner hver gang kondensatoren 87 er utladet og dette skjer når transistoren 86 er ledende.

Tidsstyrekretsen omfatter kondensatoren 87 som via en ledning 91 er forbundet med styreelektroden i en felteffekt-transistor< 92 hvis andre elektrode som ligger i serie med en motstand 93 og en motstand 94, en på hver side av transistoren, og denne seriekopling er forbundet mellom punktet 75 med konstant spenning og jord 60. På denne måte vil tidsstyrekretsen som består av kondensatoren 87 og motstanden 88 bestemme lengden av den tid som vil forløpe før transistoren 92 blir ledende. Når transistoren 92 er ledende vil strømmen flyte og gjøre en transistor 98 ledende slik at den kortslutter viklingen 100 i et relé 101. Reléet 101 svarer til reléet 24 med viklingen 25 på fig. 1.

Det er klart at i anordningen på fig. 2 vil reléet 101 ikke bli energisert sålenge transistoren 98 er ledende. Følgelig vil kontakten 102 i reléet 101 holdes sluttet. Derfor vil kretsen som styrer energitilførselen til motoren 12 være sluttet sålenge tilstanden under pumpens 11 arbeidsslag er normal.

Det skal bemerkes at det er en ytterligere bryter 103. Denne svarer til bryteren 17 på fig. 1. Bryteren 103 er koplet parallelt med kontakten 102 på reléet 101. Også på fig. 2 er en energiseringsvikling 106 som leverer energi til styrekretsen

på fig. 2 via en transformator 107 og dobbeltlikeretteren 76.

På den måte vil styrekretsen på fig. 2 være avenergisert sammen med motoren når forholdene er slik under ett eller flere arbeidsslag at belastningssignalet er mindre enn det forhånds-bestemte normale signalnivå.

Fig. 3, 4 og 5 viser en bryterkonstruksjon som kan anvendes i stedet for felteffekttransistoren 56 og dens styre-kretser, dvs. motstanden 62, dioden 61, kondensatoren 59 pluss bryterne 65, 66 og ledningene 69, 70 og 74. Med andre ord kan en bryter som vist på fig. 3~5 anordnes i kretsen som forbinder dioden 51 med den ene inngang av differensialforsterkeren 55-Denne bryter er beregnet på å monteres på vippearmen for pumpen 11 og er orientert slik at den sluttes bare under arbeidsslaget. Det er klart at dette skjer som beskrevet nedenfor. Bryteren har en bæreplate 110 med en i rett vinkel ut-ragende aksel 111 på hvilken er fritt lagret en arm 112 og holdes på plass mellom en bøssing 115 og en splint 116 eller lignende.

Armen 112 ligger i vertikalplanet og roterer fritt i et begrenset vinkelområde bestemt av to innstillbare stoppe-organer 119 og 120.

I den frie ende av armen 112 er anordnet en klemme 121 som holder en kvikksølvbryter 122. Kvikksølvbryteren 122 inneholder en kvikksølvperle 125 og et par elektroder 126 i den ene ende og disse elektroder forbindes elektrisk ved hjelp av kvikksølvet i den ene endestilling av armen. Fra elek-trodene fører ledninger 127 til forbindelsesklemmer. Ved montering av platen 110 orientert i vertikalplanet på vippearmen og innstilling av stoppeorganet 119 og 120 slik at armen kan svinge innenfor et vinkelområde vil bryteren 112 kippe fra en stilling til en annen ved begynnelsen av hvert arbeidsslag respektivt tomslag. Følgelig vil bryteren sluttes under arbeidsslaget og brytes under tomslaget i takt med pumpens vippe.

Virkemåten for anordningen på fig. 2 er som følger: Etterat motoren 12 på fig. 1 er startet vil bryterne 65 og 66 sluttes momentant ved begynnelsen av hvert arbeidsslag respektivt tomslag og dette vil lade respektivt utlade kondensatoren 59. Følgelig vil under arbeidsslaget, etterat konden satoren 59 er utladet, signalene som representerer strømmen (som er proporsjonal med motorbelastningen) overføres via felt-ef f ekttransistoren 56 til en inngang i differensialforsterkeren 55- Sålenge den maksimale amplitude av dette signal overskrider en forhåndsinnstillet normalsignalamplitude som opptrer på ledningen 77 og den andre inngang i differensialforsterkeren, vil et utgangssignal bli tilført transistoren 86, slik at den blir ledende og danner en kortslutning for utladning av kondensatoren 87. RC-kretsen vil vanligvis ikke tillate at kondensatoren 87 blir ladet tilstrekkelig til å gjøre transistoren 92 ledende før det etterfølgende arbeidsslagsignal er mottatt. Derfor vil reléet 101 forbli energisert under normale pumpeforhold.

På den annen side vil når det under arbeidsslaget ikke frembringes et normalt belastningssignal, differensialforsterkeren 55 ikke levere noe utgangssignal slik at transistoren 86 ikke vil lede og slik at RC-kretsen vil fortsette å la kondensatoren 87 bli ladet. Når således kondensatoren nærmer seg full ladning, vil det være tilstrekkelig spenning til at emitteren i transistoren 92 gjør transistoren ledende og bevirker at den andre transistor 98 blir ledende. Ledningen i transistoren 98 vil kortslutte viklingen 100 før reléet 101 og følgelig vil reléet bli avenergisert og kontaktene 102 brytes. Dette resulterer i avenergisering av magnetbryteren 19 på fig. 1 og motoren vil bli koplet ut sammen med energien til viklingen 106.

Claims (2)

1. Styreanordning for elektrisk motor (12) som driver en vippepumpe, omfattende en bryter (102) som bevirker at motoren frakoples sin energikilde (15) når pumpens væskebelastning synker under en forhåndsbestemt verdi, et styrerelé (100) som betjener bryteren, en innretning (31) som utleder et signal som er proporsjonalt med motorstrømmen, en sammenligningsinn-retning (55) som sammenligner motorstrømmen med et innstillbart normalbelastningssignal, en bistabil1 krets (56-62 eller 122) med en passeringstilstand og en sperretilstand, en bryter (65 og 66, eller 112) som betjenes av pumpearmen for innstilling av den bistabile krets, en tidsstyrekrets (87,88) som reagerer på sammenligningsinnretningen (55) > og en koplingskrets (92, 98) som er forbundet med tidsstyrekretsen for å avenergisere styrereléet (100) når motorstrømmen blir mindre enn normal-belastningsstrømmen, karakterisert ved at innretningen (31) som utleder motorstrømsignalet, er direkte forbundet med inngangen i den bistabile krets (56-62 eller 122) hvis utgang er forbundet med motorstrømsignalinngangen i sammenligningsinnretningen som har form av en differensialforsterker (55) og hvis utgang er forbundet med en koplingsinnretning (86) som styrer tidsstyrekretsen (87,88), slik at denne tilbakestilles i hver pumpearmperiode når motorstrøm-signalet er større enn normalbelastningssignalet, og tidsstyrer koplingskretsen (92,98) når motorstrømsignalet er mindre enn normalbelastningssignalet.

2. Styreanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den bistabile krets omfatter en kondensator (59) som er forbundet med en felteffekttransistor (56), og at bryteren (65,66) lader kondensatoren under pumpens dødslag og utlader kondensatoren under pumpens arbeidsslag og bringer felteffekttransistoren i ledende tilstand for passering av motorstrømsignalet.