SE465746B - Saett och anordning foer att styra en trefasmotor - Google Patents

Description

465 746 10 15 20 25 30 35 2 Styrenheten innefattar företrädesvis ett tidur, vil- ket tillser att strömställaren öppnas efter en förutbe- stämd tid. Efter det att styrenheten har öppnat strömstäl- laren i den nämnda matningsledningen kan den periodiskt sluta strömställaren så att energimatning till motorn möjliggöres pà den ledningen under korta intervall så att motorpendling ástadkommes.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar anord- ningen ytterligare en strömställare, vilken är inkopplad i en annan av matningsledningarna, och en styrenhet, som styr den ytterligare strömställaren så att matning av sig- naler pà den andra av matningsledningarna avbryts perio- diskt under korta perioder för àstadkommande av motorpend- ling när motorn arbetar synkront med matningen. Anordning- en kan innefatta en kontrollanordning, som är känslig för motorns motelektromotoriska kraft, så att detektering av motorpendling möjliggöres. Anordningen innefattar företrä- desvis en strömställare, som är inkopplad i var och en av åtminstone två av matningsledningarna, och en fasdetektor, som är känslig för fasförhàllandet mellan signalerna på de två matningsledningarna, varvid fasdetektorn bringar strömställarna til öppet läge och därigenom förhindrar matning av effekt till motorn när ett oönskat fasförhàl- lande uppträder mellan signalerna. Anordningen kan inne- fatta en med varje strömställare sammanhörande diod, var- vid varje diod har en elektrod ansluten till en styringàng på respektive strömställare och fasdetektorn bringar dio- derna till ledande tillstànd när ett oönskat fasförhàllan- de uppträder mellan signalerna pà de tvà matningsledning- arna så att signaler frán styrenheten hindras från att sluta strömställaren och därigenom förhindra matning av effekt till motorn. kopplad kondensator och diod, varvid signaler från en av Fasdetektorn kan innefatta en serie- matningsledningarna matas för uppladdning av kondensatorn via dioden och signaler från den andra av matningsledning- arna styr dioden så att uppladdning av kondensatorn för- hindras när ett oönskat fasförhàllande existerar mellan signalerna pá den ena och den andra matningsledningen. 10 15 20 25 30 35 465 746- 3 Föreliggande uppfinning anvisar vidare ett sätt att styra en trefasmotor, vilket sätt kännetecknas av att ef- fekt matas till motorn på alla tre fasledningarna tills motorn har nått ett förutbestämt varvtal, att effektmat- ningen på en av fasledningarna därefter avbryts så att motorn drivs med_effekt från enbart de andra ledningarna, att effektmatningen på den nämnda ena ledningen därefter periodiskt möjlliggörs under korta intervall, så att mo- torpendling åstadkommas när motorn arbetar synkront med matningen, och att motorpendlingen detekteras och synkron drift hos motorn indikeras.

Enligt en föredragen utföringsform av sättet enligt uppfinningen avbryts effektmatningen på en av de båda andra ledningarna periodiskt under korta intervall så att motorpendling åstadkommes när motorn arbetar synkront med matningen.

En motoranordning innefattande en styrkrets enligt föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas genom exempel under hänvisning till bifogade ritningar. Fig 1 visar anordningen schematiskt. Fig 2 visar styrkretsen mera i detalj. Fig 3 visar en del av styrkretsen. Fig 4 visar en annan del av styrkretsen.

Motoranordningen innefattar, såsom framgår av fig l, en trefasmatning 1 som driver en motor 2 via en styrkrets 3. Motorn 2 är av en typ som måste drivas i en förutbe- stämd riktning och kan exempelvis användas för att vrida ett för ett gyroskop avsett tröghetselement, som är mon- terat på hydrodynamiska, gassmorda lager. Ett av ändamålen med styrkretsen 3 är att säkerställa att motorn 2 inte drivs med insignaler med felaktig fas. Styrkretsen 3 är företrädesvis monterad inuti samma hölje som motorn 2, såsom en fabriksmonterad enhet, så att enheten därefter kan anslutas till matningen utan risk för skador på mo- torn. Det har i detta sammanhang visat sig att trefasmat- ningar i många fall har utgångar som är felaktigt märkta.

Styrkretsen 3 säkerställer därvid att motorn 2 inte skadas hur än matningen ansluts. 465 746 U1 10 15 20 25 30 35 4 Signaler A från en ll av utgångarna från matningen 1 matas direkt via en ledning 14 till en ingång 21 till motorn 2. Påförandet av de andra signalerna B och C från utgången 12 respektive 13 från matningen till motorns andra ingångar 22 och 23 styrs av strömställaren 30B respektive 3OC i ledning 15 respektive 16. Styrkretsen 3 innefattar en fassekvensdetektorenhet 40, vilken be- skrivs mera i detalj nedan och vilken styr strömställ- arnas 3OB och 30C funktion så att de är öppna (d v s frånslagna) och förhindrar passage av signaler B och C till motorn 2 när signalerna inte har det rätta in- bördes fasförhållandet.

Styrkretsen 3 innefattar också en tidursenhet 50 och en logikenhet 60, vilka är anslutna till ström- ställaren 30C. Dessa medverkar till att öppna ström- ställaren 3OC, varvid matning av signaler C till motorn 2 förhindras, efter det att motorn har nått sitt drifts- varvtal, så att motorn drivs endast med signalerna B, varigenom energiförbrukningen reduceras och dess drifts- temperatur sänks. Logikenheten 60 sluter också ström- ställaren 30C under korta perioder, så att korta pulser matas till motorn för åstadkommande av motorpendling för syften som skall beskrivas nedan. En monostabil enhet 80 i styrkretsen 3 bringar strömställaren 30B till öppet läge under korta perioder för samma ändamål.

Styrkretsen 3 kommer nu att beskrivas mera i detalj under hänvisning till fig 2. Båda strömställarna 30B och 30C har samma konstruktion och innefattar en första triac 31, som är inkopplad i en ledning 15 eller 16, och en andra triac 32, som är ansluten till den första triacens styre via en strömbegränsande resistor 33.

En zenerdiod 34 är seriekopplad med den andra triacens 32 styre och strömställarens 30 styringång 35. Ström- ställaren 30B eller 30C kommer därigenom att slutas eller slås till medelst en hög spänning på styringången 35. Zenerdioden 34 möjliggör en utökad styrmarginal över ett brett temperaturintervall, eftersom vissa triacer vid höga temperaturer kan trigga med låga spänningar. 10 15 20 25 30 35 465 746 5 Fassekvensdetektorns 40 utgång är ansluten till styringångar 35B och 35C till strömställaren 30B resp 30C via dioder 4lB och 41C, vars anoder är kopplade till strömställarna. När detektorns 40 utsignal är hög släpper dioderna 41 inte igenom någon ström och ström- ställarna 30B och 30C fungerar på normalt sätt under inverkan av signaler som matas till deras styringångar 35 från den monostabila enheten 80 respektive logikenheten 60. När detektorns 40 utsignal är låg avleds emellertid de till styringångarna 35 matade signalerna via dioderna 41 så att strömställarna 30B och 30C förblir frånslagna.

Detektorn 40 är anordnad att alstra en hög utsignal när den detekterar ett korrekt fasförhållande mellan signalerna B och C och att alstra en låg utsignal när detta förhållande inte är korrekt, varigenom signalerna hindras från att nå motorn 2.

Fassekvensdetektorns 40 konstruktion visas i fig 3.

Detektorn 40 innefattar en diodpumpkrets med en serie- kopplad resistor 41, diod 42 och kondensator 43. En ytterligare resistor 44 är parallellkopplad med konden- satorn 43 för urladdning av denna när anordningen slås från. Kondensatorn 43 är ansluten till plusingången på en komparator 45, vars minusingång är ansluten till en spänningskälla 2Vcc/3, där Vcc är matningslikspänningen från antingen B eller C till A. Diodpumpkretsen laddas medelst pulser på en ledning 46 från den monostabila enheten 80. Den monostabila enheten 80 alstrar en kort puls varje gång som signalen B gör en nollgenomgång i positiv riktning. Diodens 42 anod är också ansluten till anoden på en andra diod 47, vars katod mottar signal- erna C från ledningen 16. Om signalen C därför är låg när en puls alstras på ledningen 46 kommer dioden 42 att hållas frånslagen och kondensatorn 43 kommer inte att laddas. Om signalen C emellertid är hög kommer dioden 47 att vara backförspänd och kondensatorn 43 kommer att laddas av pulser på ledningen 46. Komparatorns 45 utsignal, och sålunda detektorns 40 utsignal, kommer 465 746 10 15 20 25 30 35 6 att vara hög om signalen C är hög när signalen B gör en nollgenomgång i positiv riktning, d v s när fasför- hållandet mellan signalerna B och C är korrekt.

Med hänvisning åter till fig 2 matas pulserna från den monostabila enheten 80 på ledningen 46 också till tidursenheten 50. Tidursenheten 50 innefattar en serie- kopplad diod 51, resistor 52 och kondensator 53, till vilka pulserna matas. Kondensatorns 53 laddning matas till plusingången på en komparator 54, vars minusingång är ansluten till en spänningkälla 2Vcc/3. Komparatons 54 utgång är ansluten till en diods 55 katod, varvid signaler matas via dioden till logikenhetens 60 ingång.

Det tar ca 10 sekunder för att kondensatorn 53 skall bli uppladdad av pulserna på ledningen 46 och under denna tid är komparatorns 54 utsignal låg under det att den slår om till hög vid slutet av denna period.

Logikenheten 60, vilken också utför en tidurs- funktion, har två komparatorer 61 och 62. En komparator 62 har sin minusingång ansluten till tidurets 50 utgång, under det att den andra komparatorn 61 har sin plusingång ansluten till tidurets utgång via en resistor 63. En kondensator 64 är kopplad till förbindelsepunkten mellan resistorn 63 och komparatorn 61 plusingång. Komparator- ernas 61 och 62 utgångar är ansluten till en grindenhet 65 med två grindar G1 och G2 med utgångar 66 resp 67.

Den första utgången 66 är ansluten till kondensatorn 64 via en diod 68 och en resistor 69, medan den andra utgången 67 är ansluten till kondensatorn via en tran- sistor 70 och en resistor 71. Den första utgången 66 är också ansluten till strömställarens 3OC styringång 35.

Vid drift uppför sig logikenheten 61 som ett dubbelt tidur. När tidurets 50 utsignal är låg, d v s under den 10 sekunder långa tidursperioden, kommer grinden Gl att vara öppen och alstra en hög spänning på sin utgång 66 och sålunda hålla strömställaren 3OC tillslagen.

När tidurets 50 utsignal går hög laddas kondensatorn 10 15 20 25 30 35 465 746 7 64 via resistorn 69 under en tidsperiod av omkring 10 millisekunder. Efter denna tid slår den första komparatorn 61 från, varigenom grinden Gl stängs och grinden G2 öppnas. Detta medför att spänningen på utgången 66 går låg och strömställaren 30C slås från så att motorn 2 drivs med enbart enfassignalerna B.

Grindens G2 utsignal 67 är nu hög så att trans- istorn 70 leder. Detta medför att kondensatorn 64 laddas ur med en tidskonstant som bestäms av resistorns 71 värde och är cirka 5 sekunder. Under denna tid fort- sätter motorn 2 att fungera på enfassignaler. När kondensatorn 64 har laddats ur och spänningen på komparatorn 61 plusingång därmed blir låg slås kompa- ratorn till, varigenom grinden Gl slås till och ett högt värde alstras på utgången 66. Detta medför att strömställaren 30C slås till igen under en kort tids- period av omkring l0 millisekunder medan kondensatorn 64 laddas via resistorn 69.

Det inses därför att efter tidurets 50 inledande tiosekunders period kommer strömställaren 30C att hållas frånslagen med undantag för en kort puls med 10 milli- sekunders varaktighet var femte sekund.

Strömställaren 30B, vilken styr matningen av signal- erna B till motorn 2, hålls tillslagen kontinuerligt med undantag för korta intervall, som är lika med omkring en sjättedel av signalens B period, under inverkan av den monostabila enheten 80.

Den monostabila enheten 80 har två monostabila kretsar 81 och 82, vilka båda matas med insignalerna B via en transistor 83. Den monostabila kretsen 81 alstrar en mycket kort utsignal när signalen B passerar genom noll i positiv riktning och matar denna puls på utgångsledningen 46 till fassekvensdetektorenheten 40 och tiduret 50. Den andra monostabila kretsen 82 alstrar en negativ puls varje gång som signalen B passerar genom noll oberoende av om det är i positiv eller negativ riktning. Bredden på pulsutsignalen från den andra mono- 465 746 10 15 20 25 30 35 8 stabila kretsen 82 är större än den för den första mono- stabila kretsen även om den fortfarande är kort i jäm- förelse med signalens B vågform (typiskt omkring en sjättedel av perioden för signalens B vàgform). Dessa negativa utpulser matas via en ledning 84 till styr- ingången 35B till strömställaren 3OB, så att denna slås från under varje puls varaktighet.

På en inverterande ingång mottar den andra mono- stabila kretsen 82 också via en ledning 85 utsignalen från komparatorn 54 i tidursenheten 50. Komparatorut- signalen är låg under de första tio sekundernas drift och medverkar till att hälla den andra monostabila kretsen 82 utsignal hög så att matningen av signalerna B till motorn på ledningen 15 är oavbruten under denna period.

Sammanfattningsvis matar anordningen fullständiga trefassignaler till motorn 2 under de första tio sekun- derna från igångsättningen om matningen är korrekt kopplad. Efter tio sekunder stängs signalen C av så att motorn 2 drivs med enfassignalen B med ett kort avbrott två gånger i varje period. Signalen C matas emellertid åter till motorn under cirka tio millisekunder en gång per varje fem sekunder. På detta sätt når motorn 2 sitt driftsvarvtal så snabbt som möjligt men därefter drivs den med reducerad effekt, varigenom den totala energiförbrukningen reduceras och driftstemperaturen sänks. Avbrotten i matningen befrämjar motorpendling, d v s lågfrekvent svängning runt dess driftsvarvtal.

I vissa tillämpningar är denna pendling inte önskvärd men i föreliggande utföringsform används den för att kontrollera om motorn är synkroniserad med matningen, på den nedan beskrivna sättet.

I fig 4 visas en hjulvarvtalsövervakningsenhet 90, vilken matas från den andra monostabila kretsen 82 med positiva pulser, som sammanfaller med de negativa pulserna på ledningen 84. Denna pulsinsignal matas till en diods 91 katod. Diodens 91 anod är ansluten till en ledning 92, vilken i sin tur är ansluten till motorns 10 15 20 25 30 35 465 746 ~ 9 2 ingång 22, så att den därigenom mottar motorns mot- emk. Ledningen 92 är också via en andra diods 93 anod ansluten till den ena elektroden på en kondensator 94, vilken också är ansluten, och till ingången till ett bandpassfilter och en förstärkare 95. Filtrets 95 utgång matar en diodpumpkrets 96, vilken följs av en komparator 97. Komparatorns 97 utsignal matas till en lysdiodin- dikator 98 och till en optokopplare 99.

Dioden 91 bringas till spärrande tillstånd medelst en positiv puls från den monostabila kretsen 82, d v s två gånger i varje period av signalen B, när matningen av signalen B till motorn avbryts. Under en av dessa pulser kommer mot-emkn att vara negativ och sålunda spärrad av dioden 93 så att endast positiva sampel av mot-emkn tas en gång varje period. Dessa mot-emk-sampel matas till kondensatorn 94, vilken laddas av vilken som helst sinusformad modulation av spänningen som upp- kommer av motorpendlingen. Filtret 95 är grovt centrerat på den förväntade pendlingsfrekvensen, mellan lHz och 30Hz, och alstrar en fyrkantsutsignal från noll till Vcc när pendlingen detekterats. Diodpumpkretsen 96 laddas av vilken som helst fyrkantsvågsignal och denna laddning ger upphov till en utsignal på komparatorn 97. Kompa- ratorutsignalen aktiverar lysdioden 98, vilken före- trädesvis är monterad på anordningens hölje och opto- kopplaren 99, vilken alstrar en fjärrindikering.

Motorpendlingen kommer på detta sätt endast att alstras när motorn fungerar synkront, vilket betyder att genom visuell inspektion av lysdioden 98 eller den av optokopplaren âstadkomna fjärrindikeringen kan det fastställas om motorn drivs synkront med matningen.

Claims (9)

465 746 10 PATENTKRAV
1. l. Motorstyranordning med trefas matningsledningar, innefattande en strömställare (30B, 30C), vilken är inkopplad i en av matningsledningarna (15, 16) och en styrenhet (50, 60), vilken är anordnad att styra ström- 5 ställaren (30C), så att denna initialt är sluten och effekt tillförs motorn (2) på alla ledningarna (14, 15 och 16), k ä n n e t e c k n a d av att styren- heten (50, 60) vidare är anordnad att öppna strömställa- ren (3OC), när motorn har nått ett förutbestämt varvtal, 10 så att matningen till motorn på den nämnda ena ledningen (16) därigenom avbryts, och att därefter periodiskt sluta strömställaren (30C) och möjliggöra matning av signaler till motorn (2) under korta intervall för åstad- kommande av motorpendling, när motorn arbetar synkront 15 med matningen, och av en kontrollanordning (90), som detekterar motorpendling och indikerar synkron drift hos motorn som svar på detekterad motorpendling.
2. 2. Motorstyranordning enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att styrenheten innefattar ett tidur 20 (50) och att tiduret bringar strömställaren (30C) till ett öppet läge efter en förutbestämd tid.
3. 3. Motorstyranordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av ytterligare en ström- ställare (30B), vilken är inkopplad i en annan (15) 25 av matningsledningarna, och en styrenhet (80), som styr den ytterligare strömställaren så att matning av signaler på den andra (l5) av matningsledningarna avbryts perio- disk under korta perioder för åstadkommande av motor- pendling när motorn arbetar synkront med matningen. 30
4. 4. Motorstyranordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att kontrollanord- ningen (90) är känslig för motorns (2) mot-elektromoto- riska kraft.
5. 5. Motorstyranordning enligt krav 3 eller 4, k ä n - 35 n e t e c k n a d av en fasdetektor (40), vilken är 10 15 20 25 30 35 465 746 11 känslig för fasförhållandet mellan signalerna på de båda matningsledningarna (15, 16) och vilken bringar strömställaren (30B, 30C) till öppet tillstånd och däri- genom förhindrar matning av effekt till motorn (2) när ett oönskat fasförhållande uppträder mellan signalerna.
6. 6. Motorstyranordning enligt krav 5, k ä n n e - t e c k n a d av en med varje strömställare (30B, 30C) sammanhörande diod (4lB, 4lC), vilka dioder var och en har en elektrod ansluten till en styringång (35B, 35C) till respektive strömställare (30B, 30C) och av att fasdetektorn (40) bringar dioderna till ledande tillstånd när ett oönskat fasförhållande uppträder mellan signalerna på de båda matningsledningarna (15, 16), så att signaler från styrenheten (80, 50, 60) hindras från att sluta strömställaren, varigenom matning av effekt till motorn
7. 7. Motorstyranordning enligt krav 5 eller 6, av att fasdetektorn (40) innefattar (2) förhindras. k ä n - n e t e c k n a d en seriekopplad kondensator (43) och diod (42), att signaler från en av matningsledningarna (15) matas för uppladdning av kondensatorn (43) via dioden (42), och att signaler från den andra (16) av matningsledningarna styr dioden (42) så att uppladdning av kondensatorn (43) förhindras när ett oönskat fasförhàllande existerar mellan signalerna på den ena och den andra matningsled- ningen (15, 16).
8. 8. Sätt att styra en trefasmotor, k ä n n e - t e c k n a t av att effekt matas till motorn (2) på alla tre fasledningarna (14, 15, 16) tills motorn har nått ett förutbestämt varvtal, att effektmatningen på en (16) av fasledningarna därefter avbryts så att motorn drivs med effekt från enbart de andra ledningarna (15, 17), att effektmatningen på den nämnda ena ledningen (16) därefter periodiskt möjliggörs under korta intervall, så att motorpendling åstadkommas när motorn arbetar synkront med matningen, och att motorpendlingen detek- teras och synkron drift hos motorn indikeras. 465 746 12
9. 9. Sätt enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att effektmatningen på en av de båda andra ledningarna (15) avbryts periodiskt under korta intervall så att f motorpendling àstadkommes när motorn arbetar synkront 17! 5 med matningen.