NO141874B - Anordning for styring av omdreiningstall og omdreiningsretning for en trefaseasynkronmotor - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for styring av omdreiningstall og omdreiningsretning for en trefaseasynkronmotor som mates fra en regulerbar likespenningskilde over en kortslutningsimpedans og en vekselretter, hvor den regulerbare likespenning minskes ved nådd strømgrenseverdd,omfattende en frekvensgiver som utleder omdreiningstallet og som påvirker en tennsignalgenerator som via styreledninger er forbundet med parvis i minst tre grener i serie anordnede vekselretterkontaktelementer og en likeledes herav påvirket slukkesignalgenerator for styring av et felles slukkekontaktelement, og hvor en omstyringskrets som påvirker omdreiningsretningen for ombytning av styreledningene til vekselretterkontaktelementene er anordnet i minst to av grenene.

Ved en kjent anordning av denne art har like-spenningskilden en som styrbar likeretter utformet avbryter som lar en konstant likespenning i form av pulser med variabel bredde og/eller variabel frekvens slippe gjennom, slik at det ved hjelp av en etterinnstillet utligningskrets fremkommer

. en regulerbar likespenning. Denne bestemmes av en nominell spenning men blir når strømmen når en forutbestemt grense-

verdi minsket så meget at denne grensestrøm ikke overskrides. Omdreiningstallet bestemmes ved hjelp av en av spenningsre-guleringen avhengig frekvenskilde som er kombinert med en tennsignalgenerator og en slukkesignalgenerator. Slukke-signalgeneratoren er over tre par styreledninger forbundet med vekselretterkontaktelementer fra tre grener. Ved to par kan tilslutningene ombyttes av en omstyringskrets.

Under normal drift er det i hver gren til enhver tid

et vekselretterkontaktelement, f.eks. en likeretter som er styrt i ledende tilstand f.eks. av et i løpet av passerings-perioden forhåndenværende høyfrekvenssignal. Hvis nå styreledningene byttes om, vil også uten at de førstnevnte kontaktelementer slukkes, det til enhver tid annet kontaktelement i grenen bli bragt i ledende tilstand. Derved oppstår en kort-slutning og den derved flytende kortslutningsstrøm kan nok i første øyeblikk tolereres på grunn av kortslutningsimpedansen, men den vokser hurtig til en utillatelig høy verdi. Ved opp-treden av kortslutningsstrømmen reguleres riktignok like-spenningskilden ned, men den i utligningskondensatoren og kortslutningsimpedansen lagrede energi er allerede tilstrekke-lig til å ødelegge kontaktelementene. Da asynkronmotoren ikke kan avgi noe energi, roterer den ubremset videre slik at omdreiningsretningsombytningen forsinkes.

Det er videre kjent å etterinnstille frekvenskildens frekvens, dvs. den regulerbare spenning på likespennings-kildens utgang fordi asynkronmotorens spenning og frekvens av hensyn til optimal drift skal stå i et tilnærmelsesvis konstant forhold til hverandre. Hvis man ved den tidligere kjente omstyringskrets ville anvende en slik anordning, ville det oppstå enda større problemer. Hvis den regulerbare spenning senkes ved opptreden av en kortslutningsstrøm, vil nemlig samtidig aen forutbestemte frekvens minske. Det betyr at tiden inntil opptreden av den neste slukking blir enda lenger, dvs. at kortslutningsstrømmen flyter lengre. Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning av den innledningsvis nevnte art hvor de i forbindelse med omdreiningsretningsombytningen opptredende kortslutningsproblemer elimineres eller kan neglisjeres og ombytningen kan skje ved et vilkårlig omdreiningstall uten forutgående nedregulering av omdreiningstallet.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at omstyringskretsen er tilordnet en sperreinnretning som sperrer en innledet omstyring inntil tidspunktet for den etterfølgende slukking, og at frekvenskildens frekvens er proporsjonal med den regulerte likespenning.

På denne måte sørger sperreinnretningen for at omstyringen alltid faller sammen med slukkingen eller inntrer umiddelbart etter denne. Den tilstand at begge kontaktelementene i en gren er ledende, opptrer derfor enten slett ikke eller høyst i uskadelig kort tid. En ødeleggelse av kontaktelementene er derfor eliminert. Dessuten ligger motoren umiddelbart etter omstyringsprosessen forbundet med spennings-førende klemmer som fremkaller et til den nye omdreiningsretning svarende dreiefelt. Da motoren "enda løper i den gamle omdreiningsretning, virker den som generator og bremses derfor tilsvarende hurtig.

De ved omstyringen opptredende sterke strømmer som fører til en minskning av den regulerbare likespenning, be-virker også en minskning av frekvensen. Dette muliggjør motorens drift i den motsatte retning uten at det er nødvendig med større strømmer enn de som er tillatt av maksimalstrømbe-grensningen som som regel begrenser motorstrømmen tilnærmelsesvis til den normale fulle belastningsstrøm. En risiko for at det som følge av forsinkelsen av slukkeprosessen i for lang tid, skal flyte en kortslutningsstrøm i de enkelte grener er eliminert ved anvendelsen av sperreinnretningen.

En særlig enkel anordning fremkommer, hvis frekvenskilden på slukketidspunktet avgir en takt-

puls som frigir sperreinnretningen. På denne måte er synkro-niseringen gitt mellom slukking og omstyring. I det enkleste tilfellet er taktpulsen identisk med slukkepulsen.

Ved en foretrukket utførelsesform er det sørget for at sperreinnretningen i avhengighet av et tilført faseomstyringssignal leverer et av to alternativt opptredende omkoplingssignaler, men bare tillater et signalskifte ved den etterfølgende slukking, og at omstyringskretsen pr. gren som skal omstyres, har to elektroniske kontaktorganer i hvilke tennsignalene for hver fase av tennsignalgeneratoren etter en NAND -funksjon knyttes sammen med et av de to omkoplingssignaler. Ved sammenknytningen av tennsignalene og omstyrings-signalene og ved tidsmessig riktig levering av omstyrings-signalene er omstyringen synkronisert med slukkingen.

Sperreanordningen kan da med fordel være en D-flip-flop-krets hvis D-inngang tilføres faseomstyringssignalet, hvis taktinngang tilføres en taktpuls fra frekvenskilden, og fra hvis utganger de to omkoplingssignaler leveres. Paseom-styringssignalet kan f.eks. være et firkantsignal med verdien 1 for den ene omdreiningsretning og verdien 0 for den andre omdreiningsretning.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningen som viser et koplingsskjema for et utførelseseksempel av anordningen ifølge oppfinnelsen.

Utførelseseksemplet omfatter en regulerbar likespenningskilde 1 som forsynes med en konstant likespenning U=. En serieregulator 2 inneholder en styrt likeretter 3

som arbeider som avbryter og får styresignaler tilført fra en styreinnretning 4 slik at likestrømpulser av variabel bredde og/eller frekvens slipper gjennom. Deretter følger en utjevningskrets som har en selvinduksjon 5 og en kondensator 6. Som følge herav dannes det en regulerbar likespenning Ul. Denne etterstilles normalt til en nominell verdi som er forutbestemt av en innstillingsinnretning 7 på styreapparatet 4. Hvis imidlertid strømmen når en forutbestemt grenseverdi som kan konstateres ved spenningsfallet over en målemotstand 8, minsker styreapparatet 4 spenningen Ul så meget at det ikke kan oppstå overdimensjonerte strømmer. Avhengig av spenningen Ul er også frekvenskilden 9 som leverer taktpulser t med seks ganger den ønskede frekvens som passer til spenningen Ul. Denne frekvenskilde 9 har form av en spenningsstyrt oscillator VCO.

Over en kortslutningsimpedans 10 som ved hjelp av

en transformatorvikling 11 og en likeretter 12 også tjener som energivikling for slukkingen, er forbundet med en vekselretter 13 som mater en trefaset asynkronmotor 14. Vekselretteren har tre grener a, b og c som hver har to i serie liggende kontaktelementer 15a og 16a, 15b og l6b samt 15c og loe mellom hvilke de tre faseledninger U, V og W er avgrenet. Styreelektrodene for de som styrte likerettere utformede kontaktelementer forsynes via styreledninger 17

med høyfrekvente tennpulser z. Ytterligere deler av veksel-retterne såsom friløpsdioder og lignende er utelatt for enkelthets skyld.

En slukkekrets omfatter en kondensator 18, en om-ladningsspole 19, et slukkekontaktelement 20 i form av en styrt likeretter og en diode 21. Kontaktelementets 20 styre-elektrode mates via en styreledning 22 fra en slukkepuls-generator 23 med slukkepulser 1 som til enhver tid frigis av en taktpuls t, dvs. har en frekvens som svarer til det seks-dobbelte av den ønskede frekvens.

Taktpulsene t styrer videre en tennsignalgenerator 24 som kan ha en vilkårlig oppbygning, f.eks. være en flip-flop-krets, en frekvensdeler, en teller osv. I utgangene opptrer tennsignaler u, v og w som svarer til utgangene U,V og W

for de ønskede fasespenninger. Tennsignalet w virker direkte, tennsignalene u og v videreføres via en omstyringskrets 37-i*2. Tennsignalene videreføres dels direkte og dels over portkretser 32a, 32b eller 32c, til ledninger 31a til 31c og 33a til 33c for levering av tennpulsene til ledningene 17. F.eks. kan tennpulsene kombineres med et vedvarende sendt høyfrekvenssignal på f.eks. 200kHz. Dette høyfrekvenssignal opptrer da alltid på tennledningene 17 når også et av tennsignalene u,v og w opptrer avhengig av inngangssignalet på ledningene 31a til 31c og 33a til 33c.

Omstyringskretsen omfatter for hver fase to første NAND-portkretser 37,38 og 39,^0 samt en andre NAND-portkrets

41 og 42. Videre er det anordnet en sperreanordning 43 i form av en D-flip-flop-krets hvis D-inngang over en vender 44 valgfritt kan forbindes med jord eller med en spenningskilde 45 slik at D-inngangen tilføres et faseomstyringssignal p som har en verdi 1 for den ene omdreiningsretning og verdien 0 for den andre omdreiningsretning. Hver av de to verdier er tilordnet et omkoplingssignal sl på Q-utgangen eller s2

på Q-utgangen. En omstyring av utgangene skjer først ved opptreden av en taktpuls t på taktinngangen cl. Det betyr at faseomstyringssignalet P kan gis på et vilkårlig tidspunkt og at skifte mellom omkoplingssignalene sl og s2 først inntrer ved opptreden av taktpulsen t som samtidig over slukkesignal-generatoren 23 forårsaker slukkingen. I avhengighet av disse omkoplingssignaler sl og s2 er enten NAND-portkretsene 37 og 39 eller NAND-portkretsene 38 eller 40 ledende slik at grenen a valgfritt styres av tennsignalet u eller v og grenen b valgfritt av tennsignalet v eller u hvilket svarer til ombytning

av omdreiningsretningen.

Det antas at omkoplingssignalet sl opptrer. Da

vil fasespenningene opptre i rekkefølgen U,V og W. Kastes venderen 44 om, så opptrer det ved neste taktpuls t en ombytning av omstyringssignalet til s2. Rekkefølgen av fasespenningene blir da V,U,W som tilnærmelsesvis er det samme som en vending av dreiefeltet i motoren 14. Da omkoplingen skjer i slukkeøyeblikket er det ingen risiko for kortslut-ning i grenene a,b og c. Straks etter denne omkopling arbeider motoren som generator og bremses derfor ned. På grunn av de opptredende strømmer minskes spenningen Ul slik at også frekvenskilden 9 minsker frekvensen. Så snart motoren 14 er stanset, dreier den straks videre i motsatt retning slik at spenningen Ul og frekvensen igjen øker til den ønskede nominelle verdi.

Variasjoner er mulige i mange retninger. F.eks.

kan sperreinnretningen også utløses av en slukkepuls. NAND-portkretsene kan også erstattes med OG-portkretser

eller omvendt hvis resten av kretsløpet tilpasses tilsvarende.

Claims (4)

1. Anordning for styring av omdreiningstall og omdreiningsretning for en trefaseasynkronmotor som mates fra en regulerbar likespenningskilde over en kortslutningsimpedans og en vekselretter, hvor den regulerbare likespenning minskes ved en nådd strømgrenseverdi, omfattende en frekvensgiver som utleder omdreiningstallet og som påvirker en tennsignalgenerator som via styreledninger er forbundet med parvis i minst tre grener i serie anordnede vekselretterkontaktelementer og en likeledes herav påvirket slukkesignalgenerator for styring av et felles slukkekontaktelement, og hvor en omstyringskrets som påvirker omdreiningsretningen for ombytning av styreledningene til vekselretterkontaktelementene er anordnet i minst to av grenene, karakterisert ved at omstyringskretsen (37-42) er tilordnet en sperreinnretning (43) som sperrer en innledet omstyring inntil tidspunktet for den etterfølgende slukking, og at frekvenskildens (9) frekvens er proporsjonal med den regulerte likespenning (Ul).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at frekvenskilden (9) på slukketids punktet leverer en taktpuls (t) som frigir sperreinnretningen (43).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at sperreinnretningen (43) i avhengighet av et tilført faseomstyringssignal (p) leverer et av to alternativt opptredende omkoplingssignaler (Sl, S2), men bare tillater et signalskifte ved den etterfølgende slukking, og at omstyringskretsen pr. gren (a,b,c) som skal omstyres, har to elektroniske kontaktorganer (37,38;39,40) i hvilke tennsignalene (u,v) for hver fase av tennsignalgeneratoren (24) etter en .NAND-funksjon benyttes sammen med et av de to omkoplingssignaler (S.l, S2).

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at sperreinnretningen (43) er en D-flip-flop-krets hvis D-inngang tilføres faseomstyringssignalet (p), hvis taktinngang tilføres en taktpuls (t) fra frekvenskilden (9), og fra hvis utganger de to omkoplingssignaler(Sl, S2) leveres.