DE2503754A1

DE2503754A1 - Sollwertgeber fuer eine phasenanschnittsteuerung zum anlassen eines kurzschlusslaeufer-asynchronmotors

Info

Publication number: DE2503754A1
Application number: DE19752503754
Authority: DE
Inventors: Charles Phillot; Heinz Dipl Ing Unterweger
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1974-06-27
Filing date: 1975-01-30
Publication date: 1976-01-15
Also published as: ATA386775A; GB1461230A; DE2503754C2; US4015178A; CH573187A5; AT340539B

Description

Sprecher & Schuh AG, Aarau (Schweiz)

Sollwertgeber für eine Phasenanschnittsteuerung zum Anlassen eines Kurzschlussläufer-Asynchronmotors

Die Erfindung betrifft einen Sollwertgeber für eine Phasenanschnittsteuerung zum Anlassen eines Kurzschlussläufer-Asynchronmotors, mit einem Hochlaufregler zum Hochregeln der Sollwertgeber-Ausgangsspannung von einem während einer Anlauf-Hauptphase konstanten Anlaufspannungswert auf den Nennspannungswert mit bestimmter Anstiegsgeschwindigkeit während einer Anlauf -En dphas e .

Von den bekannten Anlassern für Kurzschlussläufer-Asynchronmotore ist gerätmässig der Stern-Dreieck-Umschalter der einfachste. Der Motor wird mit in Stern geschalteter Ständerwicklung hochgefahren und nach Erreichen der stationären Drehzahl wird die Ständerwicklung in Dreieck geschaltet. Das Motormoment bei sterngeschalteter Ständerwicklung muss ausreichend über dem Lastmoment liegen und es darf nicht vor Beendigung des HochlaufVorganges umgeschaltet werden. Das reduzierte Drehmoment des Motors in Sternschaltung, das ein entsprechendes Gegenmoment der angetriebenen Maschine erfordert, das Auftreten von für die Wicklungen schädlichen Stromstössen, insbesondere beim Umschalten von Stern auf Dreieck, und das Auftreten von Drehmomentstössen beim Umschalten, die insbesondere bei Arbeitsmaschinen

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mit kleinem Trägheitsmoment stark werden können, sind die wesentlichen Nachteile einer Stern-Dreieck-Umschaltung, denen der verhältnismässig geringe Aufwand als Vorteil gegenübersteht.

Es sind eine Reihe weiterer Anlass-Methoden für Kurzschlussläufer-Asynchronmotoren bekannt, als deren technisch vollkommenste die der gleichzeitigen Frequenz-und Spannungsregelung zu bezeichnen ist. Bei dieser Methode werden gesteuerte Leistungshalbleiter-Schaltelemente in den Motorzuleitungen verwendet und für die Gewinnung von die Motor-Drehzahl wiedergebenden Signalen Tachodynamos. Diese Methode ermöglicht in jedem Falle praktisch ideales Anlaufen, doch ist der erforderliche Aufwand hierzu erheblich. Weniger aufwendig sind Phasenanschnitt Steuerungen mit fester Frequenz der Speisespannung, z.B. mit Strombegrenzung oder Spannungsstellung. Bei einer Strombegrenzung wird der Motorstrom während des Anlaufens auf einem bestimmten Bruchteil des bei direktem Einschalten des Motors flies senden Anzugstromes konstant gehalten. Am Ende der Anlaufphase steigt hierbei jedoch das Anlaufmoment steil an, was zu einer starken Beschleunigung führt, die für manche angetriebene Maschinen unzulässig hoch sein kann. Beim Anlaufen mit Spannungsstellung wird die Ständerspannung während einer Anlauf-Hauptphase, in welcher der Motor möglichst nahe an die Nenndrehzahl hochlaufen soll, auf einem unterhalb der Nennspannung liegenden Anlaufspannungswert konstant gehalten und dann in einer Anlauf-Endphase auf den Nennspannungswert hochgeregelt. Anlauf-Hauptphase und Anlauf-Endphase ergeben zusammen die Anlaufzeit des Antriebssystems. Das Einsetzen des Hochregeins, d.h. der Beginn der Anlauf-Endphase ist hierbei normal zeitgesteuert. Für die Anlauf-Hauptphase wird eine bestimmte Zeitspanne eingestellt, nach deren Ablauf automatisch das Hochregeln beginnt. Damit ist wegen der konstanten Anlauf-Endphase auch die Anlaufzeit bestimmt, in welcher der Motor seine Nenn-Drehzahl erreicht haben soll.' Auch bei richtiger Zeiteinstellung können jedoch Betriebs -

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störungen dann eintreten, wenn sich die Betriebsbedingungen während des Anlaufens aufgrund irgendwelcher Einflüsse ändern, wie z.B. wenn der Motor schwankender Belastung ausgesetzt ist, so dass der Motor schneller oder langsamer als unter Normalbedingungen hochläuft und demzufolge das Hochregeln zu früh oder zu spät erfolgt, wobei ein zu frühes Einsetzen des Hochregeins zu Ueberströmen und verstärkter Beschleunigung führt und bei zu spät einsetzender Hochregelung der Motor bei niedriger Drehzahl hängen bleibt. Der mit einer solchen Strombegrenzung oder Spannungssteilung erzielte geringere Aufwand bei Anlassern mit Phasenanschnittsteuerung ist demnach mit funktionellen Machteile und auch einer, wegen der leicht möglicher. Fehler in der Anwendung und Bedienung, schwierigeren Handhabung dieser Anlasser erkauft.

Es ist Aufgabe der Erfindung, für eine Phasenanschnittsteuerung mit Spannungsstellung einen Sollwertgeber mit einem Hochlaufregler zu schaffen, der mit verhältnismässig geringem Aufwand die aufgezeigten Nachteile solcher Anlasser behebt und bei einfachster Bedienung ein sicheres Anlaufen gewährleistet.

Die Lösung-der Aufgabe steht erfindungsgemäss darin, dass der Hochlaufregler zur Auslösung der Anlauf-Endphase durch ein Befehlssignal eingerichtet und für den Hochlaufregler ein Befehlsgeber vorgesehen ist, der eine Strommessvorrichtung für den Motorstrom und zur Erzeugung des Befehlssignals einen mit dieser verbundenen Grenzwertmelder enthält, wobei mit dem Grenzwert des Grenzwertmelders die einen bestimmten Bruchteil der Motorstromstärke zu Beginn der Anlauf-Hauptphase betragende Star ke des Motorstromes bei Kippmoment-Drehzahl erfasst ist. Durch die Auslösung des Hochlaufreglers mit dem über eine Motorstrommesung und Grenzwertbestimmung vom Motor, selbst beim Erreichen der Kippmoment-Drehzahl veranlassten Befehlssignal, beginnt das Hochregeln automatisch immer im richtigen Augenblick.

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Als Strommessvorrichtung für den Motorstrom kann ein Stromspannungswandler mit Gleichrichter und als Grenzwertmelder ein Spannungskomparator verwendet werden, an dessen einen Eingang die Messspannung angelegt und an dessen anderen Eingang eine Schaltungsanordnung zum Anlegen einer durch den Grenzwert bestimmten Vergleichsspannung angeschlossen ist. Um die Bedienung zu vereinfachen, kann die Schaltungsanordnung einen Ma- ximumspeicher enthalten, an welchen die Messspannung angelegt ist und an den über einen Impedanzwandler ein Spannungsteiler angeschlossen sein kann, dessen Abgriff mit dem betreffenden Eingang des Spannungskomparators verbunden ist, wobei der Spannungsteiler entsprechend dem Verhältnis von Motorstrom bei Kippmoment-Drehzahl zum Motorstrom zu Beginn der Anlauf-Hauptphase eingestellt ist.

Der Sollwertgeber kann mit einer Einstellvorrichtung zum Einstellen der Sollspannung auf einen vom Anlaufspannungswert abweichenden Anfangsspannungswert ausgestattet sein und eine mit dem Einschalten ausgelöste Regelvorrichtung zur Führung der Ausgangsspannung von dem Anfangsspannungswert auf den Anlaufspannungswert während einer der Anlauf-Hauptphase vorangehenden Anlauf-Anfangsphase enthalten, um mit einem unterhalb des Anlaufspannungswertes liegenden Anfangsspannungswert ein Sanftanlaufen des Motors und mit einem oberhalb des Anlaufspannungswertes liegenden Anlaufspannungswert ein einem vorliegenden höheren Losbrechmoment entsprechenden Anzug zu erhalten, wobei in dem Befehlsgeber zwischen Strommessvorrichtung und Maximumspeicher eine Blockiervorrichtung geschaltet sein kann, um die in der Anlauf-Anfangsphase gegenüber der Anlaufphase höhere Messspannung unwirksam zu machen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Kennliniendiagramm, in welchem für einen Kurzschluss laufer-Asynchronmotor Drehmoment, Strom Spannung über der Drehzahl aufgetragen sind,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Sollwertgeberspannung Uj? . als Führungsgrösse für die Motorspannung₃

Fig. 3 schematisch einai Kurzschlussläufer-Asynchronmotor mit einer eine Phasenanschnittsteuerung und Sollwertgeber enthaltenden Anlaufeinrichtung für Spannungsstellung,

Fig. 4 eine Zusammenstellung der Baueinheiten eines Sollwertgebers für einfachen, die Haupt- und Endphase umfassenden Anlauf,

Fig. 5 eine Zusammenstellung der Baueinheiten eines Sollwertgebers für Sanftanlauf und/oder höheres Losbrechmoment, wobei das Anlaufen in einer Anfangs-, Haupt- und Endphase erfolgt,

Fig. 6 ein Blockschaltbild für einen Sollwertgeber der in Fig. 5 angegebenen Art und

Fig. 7 ein Schaltbild für eine vorteilhafte Ausführung des Sollwertgebers der Fig. 6

Im Diagramm der Fig. 1 sind Drehmoment M, Strom I und Spannung U eines Kurzschlusslaufer-Asynchronmotors über der Drehzahl η aufgetragen. Beim Einschalten mit Nennspannung U_n bei stehendem Motor hat der Strom seine grösste Stärke I.. Bei der Drehzahl n,, hat der Motor das Kippmoment M^ erreicht und die Stromstärke I,. ist auf einen bestimmten Bruchteil c der Anfangsstromstärke I_A abgefallen, I_K= c.I.. Bei der Drehzahl n„ hat der Motor das Nennmoment M^ erreicht und der Strom hat sich auf die Nennstromstärke I verringert. Der Drehzahlverlauf in Funktion der Zeit wird vom Verlauf des Motor- und Lastmoments in Abhängigkeit von der Drehzahl η bestimmt. Die Zeitspanne vom Einschalten der Spannung auf den stillstehenden Motor bis zum Erreichen der stationären Betriebsdrehzahl wird mit Anlaufzeit t_A

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bezeichnet. Beim Einfachen Anlassen mit Spannungsstellung wird dem Motor eine Spannung zugeschaltet, deren zeitlicher Verlauf in Fig. 2 gezeigt ist. Der stillstehende Motor wird mit einer reduzierten Anlauf spannung U... eingeschaltet, die bis zum Zeitpunkt t_K, bei dem die Kippdrehzahl n„ erreicht wird, konstant ist. Diese Zeitspanne wird hier mit "Anlauf-Hauptphase" bezeichnet. Von n„ bis n_M, der "Anlauf-Endphase", wird die Spannung von der Anlaufspannung U., auf die Nennspannung U_n hochgeregelt. Der Strom I¹ geht proportional mit der verminderten Anlaufspannung U., a.U_M zurück und hat beim Erreichen der Kippdrehzahl n_K im Zeitpunkt t„ die Stromstärkte I' = c.l! , d.h. er ist auf den bestimmten Bruchteil c seiner Anfangstromstärke I' zu Beginn der Anlauf-Hauptphase (Fall a) abgefallen.

Zum Sanftanlaufen kann der Motor bei entsprechender Lastmomentkennlinie mit einer niedrigeren Anfangsspannung U. eingeschaltet werden. In einer verhältnismässig kurzen "Anlauf-Anfangsphase" (Fall b) wird dann die Anfangsspannung U. auf die An laufspannung U., hochgeregelt. Am" Ende der Anlauf-Anfangsphase zur Zeit t, hat der Strom I¹ die AnfangsStromstärke I'.

Liegt ein höheres Losbrechmoment vor, so kann der Motor mit einer höheren Anfangsspannung IL eingeschaltet werden, die dann in der Anlauf-Anfangs phase auf die Anlaufspannung U... herabgeregelt wird.

Wie in Fig. 3 schematisch wiedergegeben, ist in jeden Phasenleiter R,S, T des Kurzschlusslaufer-Asynchronmotors Mo in bekannter Weise ein Leistungs-Halbleiterschalterelement Tr, z.B. ein Triac geschaltet und die Halbleiterschaltelemente Tr werden von einer Phasenanschnittsteuerung 1, der ein Synchronisationssystem 2 vorgeschaltet ist, über ein Zündverstärkersystem 3 derart ein- und ausgeschaltet, dass beim Anlaufen des Motors Mo an der Ständerwicklung die Spannung U mit dem in Fig. 2 gezeigten zeitlichen Verlauf anliegt. Der an die Phasenanschnittsteuerung 1 angeschlossene Sollwertgeber h gibt an diese

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eine Sollspannung UJ> ab, die der Spannung U im interessierenden Arbeitsbereich ungefähr proportional ist und den gleich zeitlichen Verlauf hat. Für die einzelnen Spannungswerte der Sollspannung werden im folgenden die gleichen Bezeichnungen wie bei der Spannung U benutzt: Nennspannungswert U.,, Anlauf spannungswert U.,, Anfangsspannungswert U. für Sanftanlauf, Anfangsspannungswert U bei höherem Losbrechmoment. Der Sollwertgeber 4 umfasst einen Spannungsgeberteil 5 für die Erzeugung der Sollspannung U^f und einen Befehlsgeber 6, auf dessen Befehl die Sollspannung von dem Anlaufspannungswert U.-, auf den Nennspannungswert Uj, hochgeregelt wird. Die Befehlsgabe zum Hochregeln im Zeitpunkt t„ wird mittels einer Strommessung durch Feststellung des Kippmoment-Charakteristikums 1¹^, = c.I^f. ausgelöst. Hierzu enthält der Befehlsgeber 6 gemäss dem Aufbauschema der Fig. 4 und 5 eine Strommessvorrichtung 7 und einen Grenz wertmelder 8, der bei einem dem Charakteristikum I'_K = c.I¹. entsprechenden Strommesswert das Befehlssignal abgibt.

Für einfaches, nur die Anlauf-Hauptphase und die Anlauf-Endphase (Fig. 2, Fall a) umfassendes Anlaufen enthält, wie in Fig. 4 gezeigt ist, der Spannungsgeberteil 5 eine Einstellvor richtung 9 zum Einstellen der Ausgangsspannug, d.h. der Sollspannung auf den Anlaufspannungswert U.« und einen auf das Befehlssignal ansprechenden Hochlaufregeler 11 zum Hochregeln der Spannung auf den Nennspannungswert U . .

Für Sanftanlaufen und Anlaufen bei höherem Losbrechmoment, d.h. für ein Anfangs-, Haupt- und Endphase (Fig. 2, Fall b) umfassendes Anlaufen, enthält der Spannungsgeberteil 5 zusätzlich eine Einstellvorrichtung 10 zum Einstellen der Sollspannung auf den Anfangsspannungswert U_Ä für Sanftanlauf oder den Anfangsspannungswert U_T für höheres Losbrechmoment und entweder eine zusätzliche Spannungsrege!vorrichtung, die beim Ehschalten des Motors die Sollspannung U^ von dem eingestellten ■ Anfangsspannungswert U. oder U_T in der Anfangsphase auf den Anlaufspannungswert U., hinauf oder hinabregelt, oder der Hochlauf· regler 11 ist so ausgebildet, dass er beim Einschalten dfe SoIl-

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spannung U ^p von dem Anfangsspannungswert U. oder U auf den Anlaufspannungswert IL₁ hinauf oder hinabregelt und dann durch das Befehlssignal angesteuert die Sollspannung UjJ auf den Nennspannungswert LL, hinauf regelt.

Die einzelnen Baueinheiten des Sollwertgebers U, also Konstantspannungsgeber mit den Einstellvorrichtungen, Hochlaufregeler, Strommessvorrichtung und Grenzwertmelder können beliebig ausgebildet sein, sofern sie nur die verlangten Funtionen erfüllen. Bei einer Ausführung mechanischer Art kann ein an einer Gleichstromquelle angeschlossener Schiebe- oder Drehwiderstand vorgesehen sein, dessen Läufer zum Verschieben durch ein Getriebe und beispielsweise elektromagnetische Kupplungen mit einem Stellmotor verbunden ist. Solche mechanische Ausführungen sind jedoch ziemlich aufwendig. Für eine Strommessung mit Grenzwertmeldung sind ebenfalls verschiedene Möglichkeiten bekannt. Vorteilhaft ist eine Strommessung mittels eines Stromwandlers.

In Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines elektronischen Sollwertgebers für Sanftanlauf und vorliegendes höheres Losbrech moment und in Fig. 7 ein Schaltbild für eine bevorzugte Ausführung derselben mit Operationsverstärkern gezeigt.

Die Strommessvorrichtung (Fig. 7) besteht aus einem Stromspannungswandler 7 mit Gleichrichter Gl. Die dem Strom, z.B in Phasenleiter R proporationale Messspannung U_ wird von einem Widerstand R₁ abgenommen und ist an eine Eingangsklemme 13 des Befehlsgebers 6 (Fig. 6) angelegt. Als Grenzwertmelder 8 ist hie: ein Spannungskomparator 18 vorgesäien, an dessen einen Eingang die Messspannung U- angelegt und an dessen anderen Eingang eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer das Kippmoment-Chrakteristik I' - el' erfassenden Vergleichspannung angeschlossen is· Die Vergleichsspannung wird aus der Messspannung U_T entwickelt. Die Schaltungsanordnung enthält hierzu einen Maximumspseicher 15, der mit der Eingangsklemme 13 verbunden ist und welcher den zum Strom I'_A zu Beginn der Anlauf-Hauptphase proportionalen

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Messspannungswert speichert. Da in der Anlauf-Anfangsphase mit höherem Losbrechmoment der Einschaltstrom grosser als der Strom I' ist, wird die Messspannung U_x während der Anlauf-Anfangs-

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phase mit höherem Losbrechmoment mittels der Blockierschaltung IU vom Eingang des Maximums px eiehers 15 weggeschaltet. Dei¹' Maximumspreicher 15 ist über einen Impedanzwanlder 16 an einen Spannungsteiler 17, z.B. ein Potentiometer P, angeschlossen, dessen Abgriff entsprechend dem genannten Kippmoment-Charakteristikum I' = c.I' für den Abgriff des Bruchteils c des gespei-

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cherten Maximum-Messspannungswertes eingestellt und an den Vergleichsspannungseingang des Komparators 18 angeschlossen ist. Bei Gleichheit der Eingangsspannungen gibt der· Komparator 18 ein Befehlssignal ab, das über eine Ausgangsstufe 20 dem Spannungsgeberteil 5 zugeleitet wird. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Blockierschaltung 14 einen npn-Transistor T-, dessen Emitter mit dem Bezugsspannungsleiter 19 und dessen Kollektor über den Widerstand R„ mit dem Eingang des Maximumspeichers verbunden sind. Dxe Basis des Transistors T^ is über die Diode D₁ und den Widerstand R _Q mit dem Ausgang des Komparators 38 verbunden, welcher die Sollwertgeberspannung U und die Konstantspannung U vom Abgriff des Potentiometers F vergleicht. In der Anlauf-Anfangsphase mit einer Sollwertgeberspannung Ui grosser als U wird der Transistor T., leitend. Bei dem Maximumspeicher 15 ist die Eingangsklemme 13 .über einen Kondensator C, mit dem Leiter 19 und über eine Diode D₂ mit dem Impedanzwandler 16 und dem Speicherkondensator C_ verbunden, dessen anderer Anschluss an den Null-Leiter 19 angeschlossen ist An den Speicherkondensator C„ ist ein einen Widerstand R₃ und die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors, T- umfassender Entladungspfad angeschlossen, durch den sich der Speicherkondensator C nach Beendigung des Anlaufens bei leitend geschaltetem Transistor T entlädt. Der Ausgang des Komparators 18 ist über eine Diode D₃ und einen Widerstand R^ mit dem Null-Leiter 19

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verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel soll das Befehlssignal BS ein Relais ReI erregen. Die Ausgangsstufe 20 ist demzufolge eine Selbsthalteschaltung bekannter Bauart, in deren Stromkreis die Relaiswicklung geschaltet und deren Eingang durch einen Koppelkondensator C- mit dem Ausgang des Komparators 18 verbunden ist.

Der Spannungsgeberteil 5 (Fig. 6) weist eine Eingangsklemme 21 auf, an der mittels eines Potentiometers P als Einstellvorrichtung 9 die Anlaufspannung U., angelegt ist (Fig. T) Der Hochlaufregler 11 besteht aus einem Integrator 25, an den drei Eingangsspannungen angelegt werden, und zwar in der Anlauf-Anfangsphase eine den Anstieg (Fig.2) realisierende Eingangsspannung, in der Anlauf-Hauptphase die Eingangsspannung Null und in der Anlauf-Endpahse die den Anstieg oU realisierende Eingangsspannung. Das Umschalten von der y -auf die oL·-Eingangsspannung erfolgt durch eine auf das Befehlssignal BS ansprechend Umschaltvorrichtung 24. Zur Erzeugung der Eingangsspannung für den Integrator 25 ist ein Differenzverstärker 23 mit praktisch unendlich hoher Verstärkung vorgesehen, dessen Ausgangsspannung in der Anlauf-Anfangsphase und in der Anlauf-Endphase entweder an die positive oder negative Sättigungsspannung ausgesteuert ist und in der Anlauf-Hauptphase näherungsweise 0 V aufweist, wie noch beschrieben wird. Die Ausgangsspannung des Integrators 25 ist zusammen mit der von einer Klemme 26 abgefriffenen Anfangsspannung U und U_T, die an die Klemme 26 mittels eines Potentiometers P„ als Einstellvorrichtung 10 angelegt ist, (Fig. 7) in durch das Bezugszeichen 27 in Fig. 6 angedeuteter Und-Verknüpfung einer Summierstufe 28 zugeleitet. Am Eingang des Differenzverstärkers 23 liegt die Differenz aus der Anlaufspannung U_A1 von der Eingangsklemme 21 und der über eine Gegenkopplung 29 zugeführten Ausgangsspannung der Summierstufe 28, wie dies durch das mit 22 bezeichnete Symbol angedeutet ist. Die Summierstufe 2 8 ist zweckmässig ein invertierender Summier-Verstärker, der bei positiver Eingangsspannung eine negative

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ν yfi.

Ausgangsspannung abgibt, die dann mittels eines invertierenden Ausgangsversträrkers 31 in die positive Sollspannung Ue an dessen Ausgang 32 umgekehrt wird. Die Gegenkopplung 29 wird durch das Befehlssignal BS durch auf dieses ansprechende Schaltmittel ^ 33 von dem Eingang des DifferenzVerstärkers 23 abgetrennt Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführung ist die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers durch Dioden Z und Z„ begrenzt und die Umsehaltvorrichtung 2k besteht aus einem zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers 2 3 und einen Bezugsspannungs-oder Null-Leiter 35 geschalteten Spannungsteiler aus einem Potentiometer P^ und ehern Widerstand R₅, deren Verbindungspunkt 36 über einen Relaiskontakt 34- mit dem Null-Leiter 35 verbunden ist» Der Abgriff des Potentiometers P₄ ist durch einen Widerstand R- mit dem Eingang des Integrators 25 verbunden. Der Kondensator C des Integrators 25 ist durch einen den Widerstand R₇ und den Schalt·* kontakt Sch umfassenden Entladungspfad überbrückt, so dass der Kondensator C am Ende des Anlaufvorganges durch Schliessen des Schaltkontaktes Sch entladen werden kann. Die Gegenkopplung 29 enthält die beiden Widerstände R und R_q, deren Verbindungspunkt 37 durch die von einem Relaiskontakt gebildeten Schaltmittel 33 mit dem Null-Leiter 35 verbunden sind.

Im Ruhezustand sind die Relaiskontakte 33,34 offen. Beim Einschalten ist je nach der am Potentiometer P eingestellten Anfangsspannung U und U_L die Ausgangsspannung der Summierstufe 28-U. bzw. U. und die Sollspannung am Ausgang 32 des Ausgangsverstärkers 31 +U_A bzw. +U_L· Da die Anfangsspannung U. bzw. U. kleiner bzw. grosser als die am Potentiometer P„ eingestellte Anlaufspannung U. ist, hat die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 23 negative bzw. positive Werte. Ueber den Spannungsteiler P , R liegt am Integratoreingang eine dem Anstieg ry entpsrechende Eingangsspannung und entsprechen nimmt die Ausgangsspannung der Summierstufe 28 bei eingestellter Anfangsspannung U ab. Wenn die Summe der Integrator-Ausgangsspannung und der Anfangsspannung U bzw. U , dh die Ausgangs-

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spannung der Sunimierstufe absolut gleich der am Potentiometer P eingestellten Anlaufspannung U_A1 ist, erreicht die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 2 3 den Wert 0 V und die Ausgangsspannung der Summierstufe 2 8 bzw. des Ausgangsverstärkers 31 bleibt auf diesem Anlaufspannungswert -U_A1 bzw. +U_A1· ^Mit Aenderung der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 2 3 auf den Spannungswert 0 ist die Anlauf-Anfangsphase beendet und hat die Anlauf-Hauptphase b begonnen. Hat der Motor die Kippmoment-Drehzahl erreicht, so wird, wie vorstehend beschrieben, von dem Befehlsgeber 6 das Befehlssignal BS abgegeben. Das Relais ReI (Fig. 7) wird erregt und die Relaiskontakte 33 und 34 schliessen Durch Schliessen des Relaiskontaktes 33 wird der Ausgang der Summierstufe 29 über den Widerstand R_g und den geschlossenen Relaiskontakt mit dem Null-Leiter 35 verbunden. Am Eingang des Differenzverstärkers 2 3 liegt dann die volle Anlaufspannung U_A1 und die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 2 3 erreicht den negativen Sättigungswert. Bei geschlossenem Relaiskontakt ist im Spannungsteiler 24 der Widerstand R₅ unwirksam und vom Potentiometer P_u wird die dem Anstieg kL· in der Anlauf-Endphase entsprechende niedrige Eingangsspannung für den Integrator 25 abgegriffen. Die Ausgangsspannungen der Summierstufe 28 und des Ausgangsverstärkers 31 beginnen, wie in der Anlauf-Endphase verlangt, anzusteigen. Der Integrator 25 ist beim Nennspannungswert U_M gesättigt. Ist die Integrator-Ausgangsspannung auf diesen Wert angestiegen, so ist auch die Anlauf-Endphase abgeschlossen.

Bei dem dargestellten Sollwertgeber ist zwischen Summierstufe 28 und Ausgangsverstärker 31 (Fig. 6) eine Spannungsbegrenzerstufe 30 geschaltet, so dass die Eingangsspannung des Ausgangsverstärkers 31 nicht über einen vorgegebenen Wert ansteigen kann. Da der Strom proportional der Sollspannung und damit über den Ausgangsverstärker 31 dessen Eingangsspannung proportional ist, kann mit dieser Begrenzerstufe 30 eine maximale Stromstärke für den Motor eingestellt werden, die während des Anlaufens nicht überschritten wird, wodueh auf einfache

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Weise eine zusätzliche Sicherheit erhalten ist.

Der Sollwertgeber kann auch für einfaches Anlaufen mit nur Haupt- und Endphase benutzt werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, an die Klemme 26 statt der Anfangsspannung U_A die Anlaufspannung U., anzulegen, d.h. die Klemme 26 an die Eingangs· klemme 21 anzuschliessen. Statt dessen kann natürlich auch ein vereinfachter Sollwertgeber verwendet werden₅ der im Spannungsgeberteil nur die Summierstufe 2 8 und den Integrator 25 enthält, wobei die Eingangsspannung des Integrators 25 durch auf das Befehlssignal BS ansprechende Schaltmittel bei Empfang des Be- . fehlssignals von Null auf den Anstieg & bestimmenden Eingangsspannungswert umgestellt wird.

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Claims

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Patentanspruch e

1.)Sollwertgeber für eine Phasenanschnittsteuerung zum Anlassen eines Kurzschlussläufer-Asynchronmotors, mit einem Hochlaufregler zum Hochregeln der Sollwertgeber-Ausgangsspannung von einem während einer Anlauf-Hauptphase konstanten Anlaufspannungswert auf den Nennspannungswert mit bestimmter Anstiegsgeschwindigkeit während einer Anlauf-Endphase dadurch gekennzeichnet, dass der Hochlaufregler (11,23,25) zur Auslösung der Anlauf-Endphase durch ein Befehlssignal (BS) eingerichtet und für den Hochlaufregler ein Befehlsgeber (6) vorgesehen ist, der eine Strommessvorrichtung (7,12,Gl) für den Motorstrom und zur Erzeugung des Befehlssignal (BS) einen mit der Strommessvorrichtung verbundenen Grenzwertmelder (8,IU... 18) enihält, wobei mit dem Grenzwert des Grenzwertmelders die einen bestimmte Bruchteil der Motorstromstärke zu Beginn der Anlauf-Hauptphase betragende Stärke des Motorstromes im Kippmoment-Drehzahl erfasst ist.

2. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Strommessvorrichtung ein Stromspannungswandler (12 mit Gleichrichter (Gl) und als Grenzwertmelder (8) ein Spannungs komparator (18) verwendet ist, an dessen einen Eingang die Messspannung angelegt und an dessen anderen Eingang eine Schaltungsanordnung (15,16,17) zum Anlegen einer den Grenzwert bestimmenden Vergleichsspannung angeschlossen ist.

3. Sollwertgeber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (15,16, 17) zum Anlegen einer Vergleichsspannung an den Spannungskomparator (18) einen Maximumspeicher (15) enthält, an welchen die Messspannung angelegt ist und der über einen Impedanzwandler (16) an einen Spannungsteiler (17, P) angeschlossen ist, dessen Abgriff mit Vergleichsspannungseingang des Komparators (18) verbunden ist,

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wobei der Spannungsteiler (17, P_) entsprechend dem Verhältnis
(c) von Motorstrom bei Kippmoment-Drehzahl (I¹.,) zum Motorstrom

(I'.x zu Beginn der Anlauf-Hauptphase eingestellt ist.
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U. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellvorrichtung (10) zum Einstellen der Sollspannung (U^ ) auf einen vom Anlaufspannungswert (U.,) abweichen· den Anfangsspannungswert (U. ; U) und eine mit dem Einschalten des Sollwertgebers ausgelöste Regelvorrichtung zur- Führung der
Sollspannung (Ug ) von dem Anfangsspannungswert (U ; U ') auf. Anlaufspannungswert (U.,) während einer der Anlauf-Hauptphase
vorangehenden Anlauf-Anfangsphase mit bestimmter Führungsgeschwindigkeit (Ύ ) vorhanden ist.

5. Sollwertgeber nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass in dem Befehlsgeber (6) die Messspannung
der Strommessvorrichtung (7; 12, Gl) durch eine Schaltungsanordnung (14,38, T₁, D.) während der Anlauf-Anfangsphase mit
Sollwertgeberspannung (U J$ ) grosser als dem Anlaufspannungswert (U._o) vom Maximumspeicher (15) weg^-eschaltet wird.

6. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochlaufregler (11) aus einem beim Nennspannungswert (U„) gesättigten Integrator (2 5) besteht, an dessen Eingang in der Anlauf-Endphase mittels einer durch das Befehlssigna (BS) ausgelösten Umsehaltvorrichtung (24,34) eine die Anstiegsgeschwindigkeit der Sollspannung (U^) bestimmende Eingangsspannung angelegt ist, und dass eine Summierstufe (28) zur Summierung von Anlaufs pannung (U..,) und Integrator-Aus gangs spannung in der Anlauf-Endphase vorgesehen ist.

7. Sollwertgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Eingang der Summierstufe (28) der Ausgang des
Integrators (25) und als Einstellvorrichtung (9) zum Einstellen des Anlauf spannungswertes (U.-, s der Mittelabgriff eines Spannungsteilers (P₃) angeschlossen sind.

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8. Sollwertgeber nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Eingang der Summierstufe (28) die Ausgangsspannung des Integrators (25) und mittels eines ersten Spannungsteilers (P₀) die Anfangsspannung (U ; U) angelegt

ό Α i-i

und zur Erzeugung der Eingangsspannung für den Integrator (25) ein Differenzverstärker (23) vorgesehen ist, an dessen Eingang eine die Differenz aus der an einem zweiten Spannungsteiler (P₂) eingestellten Anlaufspannung (U₆,) und der mittels einer Gegenkopplung (29; R_, R_n) rückgeführten Ausgangsspannung der Summierst^ufe (28) angelegt ist, wobei der Differenzverstärker (23) zur Abgabe der positiven oder negativen Sättigungsspannung bei der Eingangsspannung ungleich Null in der Anlauf-Anfangsphase und der Anlauf-Endphase und einer Spannung gleich Null in der Anlauf-Hauptphase eingerichtet und der Ausgang des Differenzverstärkers (23) an einen dritten Spannungsteiler (P^₅Rr) zum Abgriff der Integrator-Eingangsspannung angeschlossen ist, und · dass durch das Befehlssignal (BS) betätigte Schaltmittel (33,34) vorgesehen sind, die die Gegenkopplung (29; R ,R) von dem Eingang des Differenzverstärkers (23) abtrennen und den dritten Spannungsteiler (P_uS R₁.) durch Ueberbrücken eines Teilwider-Standes (R₅) auf Abgriff eines höheren Eingangsspannungswertes für den Integrator (25) einstellen.

9. Sollwertgeber nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an die Summierstufe (28) ein Ausgangsverstärker (31) angeschlossen ist, der die Sollspannung (U) abgibt, und dass zwischen Ausgangsverstärker (31) und Summierstufe (28) ein Spannungsbegrenzer (30) zum Begrenzen der Eingangsspannung des Ausgangsverstärkers (31) auf einen maximalen Wert geschaltet ist.

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