DE19635597C1 - Electrical circuit for gentle start=up and run-down of equipment esp. three=phase AC motors - Google Patents

Abstract

The circuit (2) has three inputs (U1,V1,W1) for the three-phase a.c. current, three outputs (U2,V2,W2) on the equipment side and a controller (6) which controls the run-up and run-down of the equipment during the run-up and run-down phases respectively. During the run-up or run-down phase a first switch (5) connects one circuit output on the equipment side to one of the other circuit outputs via a capacitor (C). When not in the run-up or run-down phases this output is connected to its corresp. equipment input.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zum Sanftanlauf und/oder -auslauf von mit Dreiphasenwechsel­ strom betriebenen Geräten, insbesondere von Drehstrommotoren, mit drei Eingängen für den Dreiphasenwech­ selstrom und drei geräteseitigen Ausgängen und mit einer Steuereinrichtung, die während der Anlauf- bzw. Auslaufphase das Anlaufen bzw. Auslaufen des Geräts steuert.The invention relates to an electrical circuit arrangement for smooth starting and / or stopping with three-phase change current-operated devices, especially three-phase motors, with three inputs for three-phase switching selstrom and three device-side outputs and with one Control device that during the start-up or run-down phase controls the start and stop of the device.

Eine derartige elektrische Schaltungsanordnung ist durch die AT 401 126 B bekannt.Such an electrical circuit arrangement is known from AT 401 126 B.

In der Antriebstechnik stellt sich sehr häufig die Aufgabe, einen Antriebsmotor langsam auf seine gewünschte Enddrehzahl hochlaufen zu lassen. Dieser langsame Hochlauf ist bei vie­ len Anwendungen zur Schonung der Anlage oder des zu bearbei­ tenden Werkstücks oft unerläßlich und daher von zentraler Wichtigkeit.In drive technology, the task is very often a drive motor slowly to its desired final speed to run up. This slow ramp-up is at vie len applications to protect the system or to be processed often indispensable and therefore of central importance Importance.

Diese Aufgabenstellung ist bekannt, und technisch ausgereif­ te Lösungen mit sogenannten Softstart-Schaltungen sind auf dem Markt erhältlich. In der Regel bestehen solche Schaltun­ gen aus einem oder mehreren steuernden Leistungselementen (Triacs) und einer Steuerelektronik, welche über Rampenfunk­ tionen die Hochlaufzeiten festlegt. Die gestellte Aufgabe des sanften Hochlaufens ist recht einfach bei Motoren zu lö­ sen, die mit Ein-Phasen-Netzen betrieben werden.This task is well known and technically mature te solutions with so-called soft start circuits are on available on the market. Such circuits usually exist gene from one or more controlling power elements (Triacs) and control electronics, which via ramp radio the run-up times. The task at hand smooth starting is fairly easy to solve for motors sen, which are operated with single-phase networks.

Es ist leicht ersichtlich, daß die Hochlaufsteuerung für mit Dreiphasenwechselstrom betriebene Drehstrommotoren einen un­ gleich höheren Aufwand erfordert. Besonders aufwendig ist dabei die Synchronisation der entsprechenden Leistungsele­ mente mit dem Dreiphasenwechselstromnetz. Entsprechende Steuergeräte sind zwar ebenfalls erhältlich, der Preis über­ steigt jedoch den von einphasigen Geräten um ein Vielfaches. Zwar bieten die genannten teuren Dreiphasenhochlaufgeräte noch einige zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. ein einstellbares Drehmoment und weitere Vorteile, die meist jedoch nicht genutzt werden.It is easy to see that the run-up control for with Three-phase AC operated three-phase motors a un requires more effort. Is particularly complex  the synchronization of the corresponding power elements elements with the three-phase AC network. Appropriate Control units are also available, the price is about however, that of single-phase devices increases many times over. The above-mentioned expensive three-phase ramp-up devices do offer still some additional applications, such as. B. an adjustable torque and other advantages that mostly however not be used.

Bekannte Schaltungsanordnungen ermöglichen den sanften An­ lauf und den sanften Auslauf von Drehstrom-Asynchronmotoren. Dieser sanfte und schonende Anlauf des Motors ergibt sich, weil der Motor nicht gleich beim Einschalten mit der vollen Netzspannung versorgt wird, sondern erst nach Ablauf einer Verzögerungs- oder Anlaufphase. Während dieser Verzögerungs­ phase wird die Motorspannung automatisch von einem Anfangs­ wert beginnend kontinuierlich bis zur vollen Spannung lang­ sam erhöht. Dabei kann die Dauer der Verzögerungsphase und der Anfangswert der Motorspannung über zwei Potentiometer stufenlos eingestellt werden. Mit dem Anfangswert der Motor­ spannung läßt sich das Anfahr- oder Losbrechmoment des Mo­ tors an die jeweilige Anwendung anpassen und individuell op­ timieren. Beim sanften Auslauf wird die Spannung am Motor nicht schlagartig abgeschaltet, sondern kontinuierlich und langsam auf Null zurückgenommen. Damit kann der Motor lang­ sam zum Stillstand kommen. Mit dem Sanftauslauf läßt sich insbesondere vermeiden, daß Maschinen mit einem großen Reib­ moment beim Abschalten der Spannungsversorgung abrupt still­ stehen. Außerdem kann ein vorgeschaltetes Netzschütz nach einem Sanftauslauf stromlos schalten, was zu einer erheblich längeren Lebensdauer dieses Netzschützes führt.Known circuit arrangements enable the smooth on run and the smooth stopping of three-phase asynchronous motors. This gentle and gentle start of the motor results because the engine doesn't turn on at full power Mains voltage is supplied, but only after a Delay or start-up phase. During this delay phase, the motor voltage will automatically start from the beginning value starting continuously until full tension sam increased. The duration of the delay phase and the initial value of the motor voltage via two potentiometers can be adjusted continuously. With the initial value the engine voltage, the starting or breakaway torque of the Mo Adapt tors to the respective application and individually op timing. When the motor runs smoothly, the tension on the motor not switched off suddenly, but continuously and slowly reduced to zero. So the engine can be long come to a standstill. With the soft spout you can in particular, avoid using machines with a large amount of friction moment abruptly silent when the power supply is switched off stand. In addition, an upstream line contactor can follow de-energize a soft spout, resulting in a significant longer life of this line contactor.

Während der Anlauf- bzw. Auslaufphase werden zwei Phasen des Dreiphasenwechselstroms unabhängig von einander über Lei­ stungshalbleiter (Thyristoren) über eine geeignete Steuer­ elektronik gesteuert, wobei die Synchronisation der Thyri­ storen mit dem Dreiphasenwechselstrom aufwendig und teuer ist.During the start-up or phase-out phase, two phases of the  Three-phase alternating current independently of one another via Lei device semiconductors (thyristors) via a suitable control electronics controlled, the synchronization of the Thyri interfere with the three-phase alternating current complex and expensive is.

Aus der eingangs genannten AT 401 126 B ist eine Schaltungs­ anordnung zur Beeinflussung des Anlauf und/oder Bremsverhal­ tens von Drehstrom-Asynchronmaschinen bekannt, wobei während des Anlauf- und/oder Bremsvorganges der Phasenanschluß einer Phasenwicklung über einen Umschalter mit dem Nulleiter ver­ bunden wird. Dazu ist für den Motor ein den Phasenleitern bzw. dem Nulleiter vorgeordneter Hauptschalter vorhanden, der ggfs. gemeinsam mit einem Umschalter betätigt werden kann. Während der Anlauf- bzw. Auslaufphase des Motors wird eine der drei Phasen unterbrochen und diese unterbrochene eine Phase mit Hilfe zumindest einer der beiden anderen Pha­ sen am Motor simuliert und so das Anlaufen bzw. Auslaufen des Motors über zumindest die eine der beiden Phasen gesteu­ ert. Im einfachsten Fall besteht dabei diese Steuerung aus dem Hauptschalter.From the AT 401 126 B mentioned above is a circuit arrangement for influencing the start-up and / or braking behavior tens of three-phase asynchronous machines known, while during the start-up and / or braking process the phase connection one Ver phase winding via a changeover switch with the neutral conductor is bound. This is the phase conductors for the motor or main switch upstream of the neutral conductor, which may be operated together with a changeover switch can. During the starting or stopping phase of the motor one of the three phases interrupted and this interrupted a phase using at least one of the other two Pha simulated on the motor and thus the starting or stopping of the motor via at least one of the two phases In the simplest case, this control consists of the main switch.

Weiterhin ist es aus der DE 26 28 355 A1 bekannt, einen Drehstrommotor anlaufen zu lassen, bei dem eine Phasenwick­ lung über einen Kondensator an einen anderen Phasenanschluß angeschlossen ist.Furthermore, it is known from DE 26 28 355 A1, a To start three-phase motor, in which a phase winding via a capacitor to another phase connection connected.

Eine elektrische Schaltungsanordnung mit einer Steuerein­ richtung, die während des Anlaufens des Motors nur in einer Phase steuert, ist aus der DE 35 29 039 A1 bekannt. Dort wird ein stets gleicher Sanftanlauf dadurch erreicht, daß mindestens in einer Phasenzuleitung einer Ständerwicklung eine für Wechselstromführung geeignete Halbleiterschaltungs­ anordnung angeordnet ist, der über eine Ansteuerschaltung beim Anschalten des Motors an das Netz Zündimpuls zugeführt sind, die gegenüber den Nulldurchgängen der betreffenden Phasenspannung nacheilen. Weiterhin ist ein beim Anschalten des Motors anlaufendes Zeitglied vorgesehen, durch das die Halbleiterschaltungsanordnung nach Ablauf einer an dem Zeit­ glied eingestellten Zeit von der Anschnittsteuerung auf Vollaussteuerung umgeschaltet ist.An electrical circuit arrangement with a control unit Direction that only in one when starting the motor Phase controls is known from DE 35 29 039 A1. There the same smooth start is always achieved in that at least in one phase lead of a stator winding a semiconductor circuit suitable for AC power  Arrangement is arranged, via a control circuit when the engine is switched on to the mains are compared to the zero crossings of the concerned Lag phase voltage. There is also a when switching on of the motor starting timer provided by which the Semiconductor circuitry after one time time set from the gate control Full level control is switched.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine einfache und kostengün­ stige Steuerung des Anlauf- und Auslaufverhaltens des Geräts erzielt werden kann.The invention is based on the object, a electrical circuit arrangement of the type mentioned to further develop that simple and inexpensive continuous control of the start-up and stopping behavior of the device can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Schalter vorgesehen ist, der während der Anlauf- bzw. Auslaufphase des Geräts einen geräteseitigen Ausgang der Schaltungsanordnung über einen Kondensator mit einem der beiden anderen Ausgänge verbindet und der außerhalb der An­ lauf- bzw. Auslaufphase diesen geräteseitigen Ausgang mit dem entsprechenden Eingang verbindet, und daß nur in einer Phase die Steuereinrichtung zum Steuern des Anlaufens bzw. Auslaufens vorgesehen ist.This object is achieved in that a the first switch is provided, which during the start-up or Phase-out phase of the device a device-side output of the Circuit arrangement via a capacitor with one of the connects the other two outputs and the outside of the An run or run phase with this device-side output connects the corresponding input, and that only in one Phase the control device for controlling the start-up or Leakage is provided.

Bei Drehstrom werden mehrere sinusförmige Wechselströme verschiedener Phasenlage mitein­ ander zu einem Drehstromsystem verknüpft. Dazu werden drei, jeweils um 120° phasenverschobene, sinusförmige Wechselspan­ nungen (Phasen) überlagert, wobei alle drei Phasen zusammen das Dreiphasensystem bilden. Dreiphasensysteme werden insbe­ sondere in der Energieversorgung und in Kraftfahrzeugen ver­ wendet. With three-phase current, several sinusoidal alternating currents in different phases connected to a three-phase system. To do this, three each with 120 ° phase-shifted, sinusoidal alternating chip overlap (phases), with all three phases together form the three-phase system. Three-phase systems are esp ver in particular in energy supply and motor vehicles turns.  

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat den wesentli­ chen Vorteil, daß eine der drei Phasen während des Anlaufens bzw. Auslaufens des Geräts nicht mit dem Gerät verbunden ist, sondern diese Phase, z. B. mit Hilfe eines Kondensa­ tors, simuliert wird, mit dessen Hilfe ebenfalls ein phasen­ verschobener Wechselstrom erzeugt werden kann. Bei diesem Zweiphasenstrom kann zum Steuern des Anlaufens bzw. Auslau­ fens des Geräts ein normales, d. h. kostengünstiges, Einpha­ sen-Hochlaufsteuergerät verwendet werden.The circuit arrangement according to the invention has the essential Chen advantage that one of the three phases during startup or leakage of the device is not connected to the device but this phase, e.g. B. with the help of a condenser tors, is simulated, with the help of which also a phase shifted alternating current can be generated. With this Two-phase current can be used to control the start-up or shutdown a normal, d. H. inexpensive, one-phase must be used.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind ein zweiter Schalter, der während dem Anlaufens bzw. Auslaufens des Geräts die Verbindung zwi­ schen dem einen der beiden anderen Ausgänge und seinem Ein­ gang unterbricht, und ein diese Unterbrechung überbrücken­ des, steuerbares Leistungselement, insbesondere ein Triac, vorgesehen, dessen Schaltcharakteristik von der Steuerein­ richtung gesteuert werden kann. Beispielsweise können der erste und zweite Schalter jeweils ein von der Steuereinrich­ tung angesteuertes Relais sein, wobei das steuerbare Lei­ stungselement die unterbrochene eine Phase des Dreiphasen­ wechselstroms überbrücken und von der Steuereinrichtung ent­ sprechend dem Anlaufen bzw. Auslaufen des Geräts gesteuert werden kann.In a preferred embodiment of the invention Circuitry are a second switch that during the connection between the device one of the other two exits and its on  gear interrupts, and a bridge this interruption the controllable power element, in particular a triac, provided, the switching characteristics of the Steuerein direction can be controlled. For example, the first and second switches each one from the control device device controlled relay, the controllable Lei The interrupted one phase of the three-phase bridge alternating current and ent from the control device controlled according to the startup or shutdown of the device can be.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und der Zeichnung.Further advantages of the invention result from the Be writing and drawing.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Schal­ tungsanordnung.The single figure shows schematically a scarf according to the invention arrangement.

Ein Dreiphasenwechselstrommotor 1, der durch drei Wicklun­ gen 1a, 1b, 1c angedeutet ist, ist über eine Schaltung 2 mit einem Dreiphasenwechselstromnetz R, S, T verbunden. Die drei Eingänge der Schaltung 2 für den Dreiphasenwechselstrom sind mit U1, V1, W1, die drei motorseitigen Ausgänge der Schal­ tung 2 mit U2, V2, W2 bezeichnet. Der eine Ausgang U2 ist mit dem entsprechenden Eingang U1 zum einen über einen über­ brückbaren Triac 3 und zum anderen über einen Relaisum­ schaltkontakt 4a eines ersten Relais 4 verbunden. Der Aus­ gang W2 der Schaltung 2 kann über einen Relaisumschaltkon­ takt 5a eines zweiten Relais 5 entweder mit dem Eingang W1 oder über einen Kondensator C mit dem Ausgang U2 elektrisch verbunden werden. Über eine Steuereinrichtung 6 können die beiden Relais 4, 5 geschaltet und kann die Schaltcharakteri­ stik des Triac′s 3 während der Anlauf- bzw. Auslaufphase des Motors 1 gesteuert werden, so daß der Motor 1 sanft anlaufen bzw. auslaufen kann.A three-phase AC motor 1 , which is indicated by three windings 1 a, 1 b, 1 c, is connected via a circuit 2 to a three-phase AC network R, S, T. The three inputs of the circuit 2 for the three-phase alternating current are U1, V1, W1, the three motor-side outputs of the switching device 2 with U2, V2, W2. One output U2 is connected to the corresponding input U1 on the one hand via a bridgeable triac 3 and on the other hand via a relay switch contact 4 a of a first relay 4 . From the output W2 of the circuit 2 can be electrically connected via a Relaisumschaltkon clock 5 a of a second relay 5 either to the input W1 or via a capacitor C to the output U2. Via a control device 6 , the two relays 4 , 5 can be switched and the switching characteristics of the triac 3 can be controlled during the starting or stopping phase of the motor 1 , so that the motor 1 can start or run smoothly.

Bei geschlossenen Relaisumschaltkontakten 4, 5 liegt der Mo­ tor 1 über die Schaltung 2 direkt am Dreiphasenwechselstrom­ netz R, S, T. Während der Anlauf- bzw. Auslaufphase ist der eine Anschluß W2 des Motors 1 mit dem Kondensator C verbun­ den, der eine zur Phase R des Dreiphasenwechselstroms pha­ senverschobene Phase erzeugt, und der am Motor 1 anliegende Strom kann einphasig, d. h. allein durch Steuerung der Dreh­ stromphase R gegenüber der Drehstromphase S, gesteuert wer­ den. Die Steuereinrichtung 6 kann z. B. in Form eines preis­ werten einphasigen Steuergeräts, vorzugsweise unter Verwen­ dung eines Mikroprozessors, die Anlauf- bzw. Auslauffunktion übernehmen. Nach erfolgtem Anlaufen des Motors 1 wird der Triac 3 wieder durch den Relaisumschaltkontakt 4a überbrückt und gleichzeitig der Kondensator C mit Hilfe des Relaisum­ schaltkontaktes 5a außer Funktion gesetzt. Nach erfolgtem Auslaufen des Motors 1 kann der Dreiphasenwechselstrom abge­ schaltet werden.When the relay changeover contacts 4 , 5 are closed, the motor 1 is connected via the circuit 2 directly to the three-phase alternating current network R, S, T. During the start-up and run-down phase, the one connection W2 of the motor 1 is connected to the capacitor C, the one for Phase R of the three-phase alternating current phase-shifted phase is generated, and the current applied to the motor 1 can be controlled in one phase, ie solely by controlling the three-phase phase R with respect to the three-phase phase S, who the. The control device 6 can e.g. B. in the form of an inexpensive single-phase control unit, preferably using a microprocessor, take over the startup or shutdown function. After the motor 1 has started up , the triac 3 is bridged again by the relay switch contact 4 a and at the same time the capacitor C is switched off using the relay switch contact 5 a. After the motor 1 has run down , the three-phase alternating current can be switched off.

Claims (2)

1. Elektrische Schaltungsanordnung (2) zum Sanftanlauf und/oder -auslauf von mit Dreiphasenwechselstrom be­ triebenen Geräten, insbesondere von Drehstrommoto­ ren (1), mit drei Eingängen (U1, V1, W1) für den Dreiphasenwechselstrom (R, S, T) und drei geräteseitigen Ausgängen (U2, V2, W2) und mit einer Steuereinrichtung (6), die während der Anlauf- bzw. Auslaufphase das Anlaufen bzw. Auslaufen des Geräts steuert, dadurch gekennzeichnet,
daß ein erster Schalter (5) vorgesehen ist, der während der Anlauf- bzw. Auslaufphase des Geräts einen geräte­ seitigen Ausgang (U2, V2, W2) der Schaltungsanordung (2) über einen Kondensator (C) mit einem der beiden an­ deren Ausgänge verbindet und der außerhalb der An­ lauf- bzw. Auslaufphase diesen geräteseitigen Ausgang mit seinem entsprechenden Eingang (U1, V1, W1) verbin­ det, und
daß nur in einer Phase die Steuereinrichtung (6) zum Steuern des Anlaufens bzw. Auslaufens vorgesehen ist.1. Electrical circuit arrangement ( 2 ) for soft start and / or runout of devices operated with three-phase alternating current, in particular three-phase motors ( 1 ), with three inputs (U1, V1, W1) for the three-phase alternating current (R, S, T) and three device-side outputs (U2, V2, W2) and with a control device ( 6 ), which controls the starting or stopping of the device during the starting or stopping phase, characterized in that
that a first switch ( 5 ) is provided which connects a device-side output (U2, V2, W2) of the circuit arrangement ( 2 ) via a capacitor (C) to one of the two at the outputs thereof during the start-up or run-down phase of the device and the outside of the start-up or phase-out phase of this device-side output with its corresponding input (U1, V1, W1), and
that the control device ( 6 ) is provided for controlling the starting or stopping only in one phase. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein zweiter Schalter (4), der während der Anlauf- bzw. Auslaufphase des Geräts die Verbindung zwischen dem einen der beiden Ausgänge (U2, V2, W2) und seinem Eingang (U1, V1, W1) unterbricht, und ein diese Unterbrechung überbrückendes, steuerbares Leistungsele­ ment, insbesondere ein Triac (3), dessen Schaltcharak­ teristik von der Steuereinrichtung (6) gesteuert werden kann, vorgesehen sind.2. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a second switch ( 4 ), the connection between the one of the two outputs (U2, V2, W2) and its input (U1, V1, W1) interrupts, and a controllable power element bridging this interruption, in particular a triac ( 3 ), the switching characteristics of which can be controlled by the control device ( 6 ) are provided.