NO157594B

NO157594B - Belastningsindikator for vekselstroemsmotorer.

Info

Publication number: NO157594B
Application number: NO810261A
Authority: NO
Inventors: Per Anders Philip Comstedt; Bo Aake Elfner
Original assignee: Elfi Innovationer
Priority date: 1980-01-29
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1988-01-04
Also published as: FR2474698B1; DK147444C; IT1135196B; FI68471B; US4333118A; JPS5716597A; FR2474698A1; DE3038788A1; SE417754B; NO157594C; CH655393B; FI810144L; FI68471C; DE3038788C2; IT8119358A0; GB2070355B; NO810261L; DK147444B; DK35881A; GB2070355A

Abstract

Belastningsindikator for vekselstrømsmotorer( med en analog multipliseringskrets (3) for frembringelse av et signal som er proporsjonalt med produktet av motor-strømmen og strømspenningen. Fra dette signal subtra-heres et signal som er proporsjonalt med motorstrøm-mens absolutte verdi. Forskjellssignalenes middelverdi utgjør et mål på motorbelastningen, som er stort sett uavhengig av motorspenningsvariasjoner, forutsatt at proporsjonalitetskonstantene velges på hensiktsmessig måte.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en belastningsindikator for vekselstrømsmotorer.

Det er kjent indikatorer for belastningsbestemmelse på grunnlag av motorstrømmen, motoreffekten eller faseforskyv-ningen mellom motorspenning og motorstrøm. Hver og en av disse typer er beheftet med ulemper, f.eks. grunnet liten følsomhet ved visse belastninger eller spenningsavhengig.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en belastningsindikator som i første rekke bestemmer belast-ningen på grunnlag av den effekt som tilføres motoren, men som i vesentlig grad minsker den mulighet til feil i bestemmelsen, som skyldes variasjoner i den tilførte effekt med variasjoner i motorens påtrykte spenning.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved hjelp av en belastningsindikator med kjennetegn som angitt i ett eller flere av de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen er således basert på utnyttelse av det kjente forhold, at motorbelastningen er stort sett proporsjonal med forskjellen mellom motorens tilførte effekt P og en størrelse k|I| , hvor I er motorstrømmen og k er en empirisk bestembar konstant. Ved denne korrigering av effekten oppnås et mål på motorbelastningen innenfor motorens normale belastningskapa-sitet, som stort sett er uavhengig av de spenningsvariasjoner som vanligvis forekommer i et distribusjonsnett. Nevnte mål kan, nærmere bestemt, benyttes for spenningsvariasjoner av

-15% - +10% og opp til 2-3 ganger normal belastning. Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et blokkdiagram over et belastningskontrollutstyr. Fig. 2A og 2B viser Jet koplingsskjema for den foretrukne versjon av belastningskontrollutstyret. Fig. 3A - 3D viser kurveformer for signalene i noen punkter i kretsen ifølge fig. 2A.:

i

Det skjematisk viste belastningskontrollutstyr ifølge fig.

1 omfatter spennings- og strømgivere 1 og 2 som avgir signaler som representerer henholdsvis motorspenningen og motorstrømmen for en ikke vist vekselstrømsmotor. Disse signaler tilføres en multipliseringskrets 3 for frembringelse av et signal som representerer motorens tilførte effekt. En differenskrets 4 danner forskjellen mellom det signal som representerer den tilførte effekt og et signal som er proporsjonalt med den absolutte verdi av motorstrømmen og med variabel proporsjonalitetskonstant, frembrakt av en likeretter 5. Differenskretsens utsignal utjevnes i et filter 6 og overføres til to nivådetektorer 7 og 8, hvis omstillingsnivå kan justeres ved hjelp av separate innstillings-kretser 9 og 10. Nivådetektorene 7 og 8 er forbundet med hver sin forsinkerenhet henholdsvis 11 og 12 med felles innstillingskrets 13 for størrelsen av forsinkelsen. Forsinkerenhetene 11 og 12 er tilkoplet hver sin relédriver henholdsvis 14 og 15 for påvirkning av henholdsvis et maksimumsbelastningsrelé og et minimumsbelast-ningsrelé (ikke vist). Gjennom en strømdetektor 16 overfører motorstrømgiveren 2 et signal til to integratorer 17 og 18 med ulike integrasjonskonstanler, hvor integratorens utganger er tilkoplet en EXELLER-port 19, hvis utgang er forbundet med relédriv-erne 14 og 15 for midlertidig utsjalting av disse ved start av motoren. j

Den foretrukne versjon av den skjematisk viste versjon

av belastningskontrollutstyret ifølge fig. 1 er vist i fig. 2A-2B. Som det fremgår av figuren, består spenningsgiveren 1

av et kretsnett av motstander hvorigjennom et signal som representerer motorspenningen (se fig. 3A) overføres til multi-pliser ingskretsen 3 i form av en integrert krets av typen ICL8013CCTC. Strømgiveren>2 består av en strømtransformator, hvis sekundærvikling i fig. 2A er vist innkoplet over inn-gangene til en forsterker Fl, parallelt med et motstandsnett for tilpasning av inngangssignalnivået til forsterkeren Fl. Forsterkerens Fl utgang er forbundet med en inngang til multipliseringskretsen 3, hvisJutgang er forbundet med en inngang

til en forsterker F2, hvis utgang, gjennom en utjevningskrets 6 bestående av motstander og kondensatorer, er tilkoplet en inngang til en bufferforsterker F3. Forsterkerens Fl utgang er forbundet med den ene tilknytningen til en likeretter 5 i form av en diode. Diodens andre tilknytning er tilkoplet et potensiometer Pl hvor det fra det bevegelige uttak overføres et signal, proporsjonalt med motorstrømmen, til forsterkerens F2 inngang under hver annen halvperiode. Under hver annen halvperiode er således signalet (vist i fig. 3D) på forsterkerens F2 utgang proporsjonalt med forskjellen P-K|l|, og for øvrig proporsjonal med P. Forsterkerens F3 utgang er forbundet med to nivådetektorer 7 og 8 i form av en operasjonsforsterker, hvorved detektorenes omstillingsnivå kan innstilles ved hjelp av separate motstandsnett 9 og 10. Nivåde-tektorenes 7 og 8 utganger er forbundet med inngangen til hver sin integrator henholdsvis 11 og 12 som er dannet av en operasjonsforsterker. Integratorens 11 og 12 utganger er tilkoplet hver sin EXELLER-port Gl og G2, hvis utganger er forbundet med hver sitt relé henholdsvis RA og RB med en vekslingskontakt. Spenningen som oppstår i strømtransformatorens 2 sekundærvikling, forsterkes av en sterkt overstyrt operasjonsforsterker F4 som derved avgir et signal med et av to nivåer, avhengig av hvorvidt motoren tilføres strøm eller ikke. Signalet overføres gjennom en diode Dl til en første kondensator Cl, for oppladning av denne. En andre kondensator C2 er koplet i serie med en innstillbar mot-stand Ri som er parallellkoplet med den første kondensator. Spenningen over de to kondensatorer Cl og C2 påtrykkes en EXELLER-port G3, hvis utsignal styrer en transistor Q, hvis kollektor-emitterbane er innkoplet mellom en jordingskrets og to dioder henholdsvis D2 og D3 som er forbundet med hver sin av integratorens 11 og 12 utganger. EXELLER-portenes Gl og G2 andre inn-ganger, som styrer releene RA og RB, kan alternativt påtrykkes null-spenning eler en positiv spenning ved omkopling av en strøm-bryter S.

Virkemåten av det beskrevne belastningskontrollutstyr fremgår i hovedtrekk av det etterfølgende. Strømtransforma-torens 2 sekundærpole avgir et signal (se fig. 3B), representerende motorstrømmen, til multipliseringskretsen 3, Krets-nettet 1 som er dannet av motstander, avgir et signal (se fig. 3A), representerende motorspenningen, til multipliseringskretsen 3. Multipliseringskretsen 3 avgir til forsterkeren F2 et signal (se fig. 3C) som representerer motorens tilførte effekt, og forsterkerens F2 utgang avgir et signal (se fig. 3D) som representerer forskjellen mellom motorens tilførte effekt og en størrelse som er null under hver annen halvperiode av motorstrømmen og for øvrig proporsjonal med motorstrømmens absoluttverdi. Gjennom utjevningsfiltret 6 mellom forsterkerne F2 og F3 frembringes et likestrømsignal på forsterkerens F3 utgang. Signalets nivå er i stort sett proporsjonalt med motor-belastningens størrelse, og blir av nivådetektorene 7 og 8 jevnført med innstilte maksimums- og minimumsnivåer for mbtor-belastningsstørrelsen. Så jlenge signalnivået på forsterkerens F3 utgang ligger mellom innstilte maksimums- og minimumsnivåer, vil det opprettholdes en spenning av -15 V på integratorenes 11 og 12 utganger, og reléenes RA og RB tilstand blir ikke forandret. Når signalnivået på forsterkerens F3 utgang overskrider det innstilte maksimumsbelastningsnivå,

vil den øvre nivådetektors 7 utgang veksle fra positiv til negativ spenning, og den etterfølgende integrator 11 påbegynner en integrering hvorunder spenningen på integratorens utgang øker fra -15 V inot +7,5 V, idet den sistnevnte spenning utgjør den etterfølgende EXELLER-ports Gl omslagspunkt. Motsvarende forløp inntreffer idet utgangssignalnivået fra forsterkeren

i

F3 underskrider en forinnstilt minimumsbelastningsverdi. Ved hjelp av et potensiometer P2 som er felles for de to integratorer 11 og 12 og hvis bevegelige uttak er forbundet med integratorenes 11 og 12 respektive inngang gjennom motstandene R2 og R3, kan integrasjonstidskonstanten påvirkes, eksempelvis i området fra 50 ms opp til 4 s.

Ved hjelp av de tidskretser som er tilknyttet forsterkerens F4 utgang og som har ulike tidskonstanter, utsjaltes belastningskontrollutstyret under et kort tidsrom etter at motoren er startet, for å forhindre uønsket utløsning av kon-trollutstyret. Ved å tilkople en diode D4 på vist måte over motstanden Ri, hindres belastningskontrollutstyret i å virke ved utkopling av motoren, j

Flere modifiseringer av den viste utførelsesform ifølge fig. 2A og 2B kan foretas innenfor oppfinnelsens ramme. Det kan f.eks. anvendes en helbølgelikeretter istedenfor den halv-bølgelikerettende diode 5. I forhold til utførelsesformen ifølge fig. 2A og 2B blir i så fall verdien av k halvparten så stor, idet signalet som representerer strømmens absolutte verdi ikke lenger vil være null hver annen halvperiode.

Det er således ifølge oppfinnelsen frembrakt et belastningskontrollutstyr for vekselstrømsmotorer, som innbefatter belastningsindikatoren ifølge oppfinnelsen, som er praktisk talt uavhengig av variasjoner i motorspenningen, under forutsetning av at proporsjonalitetskonstanten velges på hensiktsmessig måte. Verdien for den ovennevnte konstant k må bestemmes empirisk. Verdien som vanligvis ligger innenfor intervallet 0-5, er i første rekke avhengig av motorstørrelsen og i andre rekke motor-typen.

Belastningsindikatoren ifølge oppfinnelsen er generelt egnet for anvendelse ved styring eller påvirkning av prosess-forløp i avhengighet av en vekselstrømsmotors belastning. Således kan det mottatte signal fra filtret 6 omformes til et analogt ut-gangssignal, f.eks. innenfor området 0-20 mA. Oppfinnelsen innbefatter generelt de funksjoner som fremkalles av blokken 1-6 i fig. 1 og motsvarende kretser i fig. 2.

Claims

1. Belastningsindikator for vekselstrømsmotorer, omfattende en giver (2) for frembringelse av et signal som representerer motorstrømmen, og en giver (1) for frembringelse av et signal som representerer motorspenningen og en multipliseringskrets (3) for multiplisering med hverandre av signalene som representerer motorstrømmen og motorspenningen, for frembringelse av et signal som representerer den tilførte effekt, karakteriser t v e d j a) en krets (5) for frembringelse av et signal som representerer motorstrømmens absolutte verdi, b) en differenskrets (4) for avgivelse av et signal som representerer differensen imellom signalet som representerer den tilførte effekt og en andel av signalet som representerer motorstrømmens absolutte verdi, samt c) en krets (Pl) for innstilling av nevnte andel i avhengighet av den tilkoplede vekselstrømsmotors art og merke-effekt. I

2. Belastningsindikator i samsvar med krav 1, k a r a k - i terisert ved at kretsen for frembringelse av et signal som representerer motorstrømmens absolutte verdi, innbefatter en likeretter (5), som er tilkoplet giveren (2) for frembringelse av et signal som representerer motorstrømmen.

3. Belastningsindikator i samsvar med krav 2, karakterisert ved at likeretteren (5) er en halvbølge-likeretter.

4. Belastningsindikator; i samsvar med krav 2 eller 3, karakterisert ved at kretsen (Pl) for innstilling av den andel av det signal som tilsvarer differenskretsens (4) absolutte verdi omfatter en spenningsdeler (Pl) som er tilkoplet likeretterens' (5) utgang, for innstilling av verdien av en konstant i det signal P-k|I|, som avgis av differenskretsen (4), hvor P er multipliseringskretsens (3) utsignal og I er strømgiverens (2) utsignal.

5. Belastningsindikator i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved en dektorkrets (7,8) for bestemmelse av når differenssignalets middelverdi over- eller understiger et forhåndsbestemt nivå som tilsvarer en forhåndsbestemt maksimums- eller minimumsbelastning.