DE3606741C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätig arbeitende Anlaß-Umschalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an automatically working Starter switching device according to the preamble of Claim 1.

Um beim Einschalten von mehrphasigen Wechselstrommotoren eine Stromüberlastung des Netzes und der Motorwicklungen zu vermeiden, werden die Wicklungen zunächst in Sternschaltung an die Phasen des Netzes angeschaltet. Erst, nachdem nahezu die Nenndrehzahl erreicht ist, werden die Wicklungen im Dreieck geschaltet.To when switching on multi-phase AC motors a current overload of the network and the motor windings to avoid the windings first in star connection to the phases of the network switched on. Only after almost the nominal speed is reached, the windings are connected in a triangle.

Damit die Stern-Dreieck-Umschaltung nach dem Einschalten selbsttätig erfolgt, ist es aus der DE-OS 23 63 409 bekannt, einen Zeitkreis vorzusehen, der vom Einschalten der Netzspannung für den Motor getriggert wird und dafür sorgt, daß selbsttätig nach der entsprechenden Verzögerungszeit die Umschalteinrichtung den Motor in die Dreieckschaltung umschaltet. Die Verzögerungszeit wird zu diesem Zweck auf Werte eingestellt, die größer sind als die Zeit, die der Motor benötigt, um seine Nenndrehzahl oder Lastdrehzahl in der Sternschaltung zu erreichen.So that the star-delta switchover after switching on takes place automatically, it is from DE-OS 23 63 409 known to provide a time loop from switching on the mains voltage for the motor is triggered and ensures that automatically according to the corresponding Delay time the switching device the motor switches to the delta connection. The delay time for this purpose is set to values that are greater than the time it takes the engine to its rated speed or load speed in the star connection to reach.

Diese Betriebsweise ist völlig ausreichend, solange der Motor praktisch immer die gleiche Zeit benötigt, um vom Stillstand auf die Umschaltdrehzahl hochzulaufen. Da allerdings die Hochlaufzeit stark von der Belastung des Motors abhängt, ist es notwendig, die Verzögerungszeit entsprechend der längsten zu erwartenden Hochlaufzeit einzustellen.This mode of operation is completely sufficient as long as the motor practically always takes the same time to run up from standstill to the changeover speed. However, since the ramp-up time is very different from that Load on the engine depends on it  Delay time corresponding to the longest expected Adjust ramp-up time.

Eine solche Vorgehensweise befriedigt nicht, wenn der Motor mit stark schwankenden Lasten hochlaufen muß und die eigentliche Betriebszeit des Motors zwischen zwei Pausen verhältnismäßig kurz ist. In einem solchen Falle würden unerwünscht große Pausen zwischen dem Einschalten des Motors und der Nutzung von dessen Antriebsleistung auftreten. Beispiele hierfür sind Antriebe von Werkzeugen, bei denen die Bearbeitungszeit kurz ist und die zum Wechseln angehalten werden müssen.Such an approach is not satisfactory if the Motor must start up with heavily fluctuating loads and the actual operating time of the engine between two Breaks are relatively short. In such a case would make undesirable long pauses between switching on of the engine and the use of its drive power occur. examples for this are Drives of tools where the machining time is short and stopped to change have to.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine selbsttätig arbeitende Anlaß-Umschalteinrichtung zu schaffen, bei der unabhängig von der zum Hochlaufen benötigten Zeit die Umschaltung in den Dreiecksbetrieb des Motors in der Nähe der Nenndrehzahl erfolgt.Proceeding from this, it is an object of the invention an automatic starting switching device to create, regardless of the to start up the time required to switch to the triangular operation of the motor near the nominal speed he follows.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Anlaß-Umschalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by Starting switching device with the features of Claim 1 solved.

Infolge der Überwachung der Motordrehzahl mittels der Drehzahlmeßeinrichtung kann ohne Wartezeit umgeschaltet werden und es kann mittels der Vergleichsschaltung ständig ein Vergleich der erreichten Drehzahl mit der Umschaltdrehzahl vorgenommen werden. Sobald diese Umschaltdrehzahl erreicht ist, kann verzögerungslos in den Dreiecksbetrieb umgeschaltet werden. Selbst, wenn die Hochlaufzeit starken Schwankungen unterworfen ist, tritt beim Umschalten in den Dreiecksbetrieb keine überflüssige Wartezeit auf. As a result of monitoring the engine speed using the speed measuring device can be switched without waiting be and it can by means of the comparison circuit a constant comparison of the speed reached with the changeover speed. As soon as this changeover speed is reached, switched to delta operation without delay will. Even if the ramp-up time fluctuates greatly is subject to occurs when switching to the Delta operation no unnecessary waiting time.  

Für die Erfassung der Umschaltbedingung kommen grundsätzlich zwei Varianten in Frage: Bei einer Ausführungsform bildet das aus der Drehzahlmeßeinrichtung erhaltene Meßsignal unmittelbar das Steuersignal für die nachfolgende Vergleichsschaltung. Hierbei ist dann das Referenzsignal auf eine Größe eingestellt, die der Größe des Meß- bzw. Steuersignals beim Erreichen derjenigen Motordrehzahl entspricht, die bei gegebener Belastbarkeit der Stromversorgungseinrichtung ein Umschalten des Schaltersatzes aus der Anlaß- in die Betriebsstellung zuläßt. Die Anlaßstellung ist beispielsweise als die Stellung zu verstehen, in der die Wicklungen des Motors im Stern geschaltet sind, oder auch als der Schaltzustand zu verstehen, bei dem die Wicklungen vorzugsweise bei fest im Dreieck geschalteten Motoren über Anlaßwiderstände aus dem Netz gespeist werden. Die Betriebsstellung hingegen ist diejenige Schaltstellung, bei der die Wicklungen im Dreieck geschaltet bzw. die Vorwiderstände überbrückt sind.Basically come for the detection of the switchover condition two variants in question: In one embodiment that forms from the speed measuring device received measurement signal immediately the control signal for the subsequent comparison circuit. The reference signal is then one size set that the size of the measurement or control signal when that engine speed is reached corresponds to the given load capacity of the Power supply device switching the Switch set from the starting to the operating position allows. The starting position is for example to be understood as the position in which the windings of the motor are connected in a star, or as that Understand switching state in which the windings preferably with motors connected in a delta fed from the network via starting resistors will. The operating position, however, is the one Switch position in which the windings are in a triangle switched or the series resistors are bridged.

Die vorgenannte Ausführungsform hat den Vorteil, sehr präzise umzuschalten und insbesondere auch nicht Fehlschaltungen hervorzurufen, falls während des Hochlaufens zusätzliche Bremskräfte auftreten, die ein Erreichen der Umschaltdrehzahl verhindern. Dafür ist es notwendig, exakt die Umschaltdrehzahl des Motors zu kennen.The aforementioned embodiment has the advantage switch very precisely and especially not cause malfunctions if during additional braking forces occur during run-up, the reaching of the switching speed prevent. For this it is necessary to exactly change the speed of the engine.

Das andere Ausführungsbeispiel sieht vor, anstelle des Meßsignals selbst dessen Ableitung nach der Zeit zu verwenden, um den Schaltersatz zu steuern. The other embodiment provides instead of the measurement signal itself, its derivation after the Use time to control the switch set.  

Bekanntlich steigt die Drehzahl eines anlaufenden Motors nach einer e-Funktion an, d. h. zu Beginn ist eine große Drehzahländerung zu beobachten, die mit Annäherung an die Nenndrehzahl oder Umschaltdrehzahl immer kleiner wird. Die Schaltung und die Festlegung der Referenzwerte wird hierdurch vom Motortyp praktisch unabhängig und der Anwender der Schaltung braucht nicht zu wissen, ob der gesteuerte Motor ein zwei-, vier-, sechspoliger usw. Motor ist, der entsprechend unterschiedliche Nenndrehzahlen aufweist. Die Steuerschaltung enthält deshalb zwischen der Drehzahlmeßeinrichtung und der Vergleichsschaltung eine Differenzierschaltung, die das Meßsignal nach der Zeit differenziert, wobei das Referenzsignal eine Größe aufweist, die der Größe des Steuersignals entspricht, bei der die Drehzahländerung beim Hochlaufen des Motors unter einem vorgegebenen Wert bleibt.As is known, the speed of a start-up increases Motors after an e-function, d. H. at the start a big change in speed can be observed, the with approximation to the nominal speed or changeover speed is getting smaller. The circuit and the This sets the reference values from Motor type practically independent and the user of the Circuit does not need to know if the controlled one Motor a two-, four-, six-pole, etc. motor is the correspondingly different nominal speeds having. The control circuit therefore contains between the speed measuring device and the comparison circuit a differentiating circuit that differentiates the measurement signal according to time, whereby the reference signal has a size that the Size of the control signal at which the Speed change when the engine starts up remains at a predetermined value.

Das Meßsignal für die nachfolgende Steuerschaltung kann sowohl ein kontinuierliches Signal sein, bei dem die Information in der Amplitude steckt oder das Meßsignal kann ein Frequenzsignal sein, wobei die Frequenz die Information enthält.The measurement signal for the subsequent control circuit can be both a continuous signal at whose information is in the amplitude or the measurement signal can be a frequency signal, whereby the frequency contains the information.

Um Fehlsteuerungen, insbesondere unmittelbar nach dem Einschalten der Anlaß-Umschalteinrichtung zu unterdrücken, die entstehen können, wenn das Steuersignal noch sehr klein ist, enthält die Vergleichsschaltung einen Sperreingang, durch den die Umschaltung aus der Anlaßstellung des Schaltersatzes in die Betriebsstellung des Schaltersatzes sperrbar ist. Das dem Sperreingang zugeführte Signal ist das Meßsignal, wodurch sichergestellt wird, daß die Umschaltung erst erfolgt, wenn das Meßsignal eine gewisse Mindestgröße erreicht hat.To control errors, especially immediately after switching on the starter switchover suppress that can arise when the control signal is still very small, contains the comparison circuit a lock input through which the switchover from the starting position of the switch set lockable in the operating position of the switch set is. The signal fed to the lock input is this Measurement signal, which ensures that the  Switching takes place only when the measurement signal is a has reached a certain minimum size.

Die Erzeugung des Meßsignals kann mittels eines mit dem Motor gekuppelten Tachogenerators erfolgen, was den Vorteil hat, besonders unempfindlich gegen Störsignale in der Stromversorgungseinrichtung bzw. dem Netz zu sein.The measurement signal can be generated by means of a tachogenerator coupled to the engine, what has the advantage of being particularly insensitive to interference signals in the power supply device or To be network.

Wenn die zusätzlichen elektromechanischen Einrichtungen am Motor stören, kann das Meßsignal auch aus den Oberwellen ermittelt werden, die die Ankernuten in den Feldwicklungen erzeugen. Wie dies im einzelnen durchgeführt werden kann, ist beispielsweise in der DE-OS 33 39 299 beschrieben. Der beste Störabstand bei gleichzeitig geringstem Materialaufwand wird erzielt, wenn die Drehzahlmeßeinrichtung eine Filterschaltung enthält, die an ihrem Ausgang das Meßsignal abgibt und an deren Eingang das Differenzsignal zwischen einem Bezugspotential sowie der Spannung an dem von der Stromversorgungseinrichtung getrennten Sternpunkt der im Stern geschalteten Wicklungen des Motors liegt. Das Bezugspotential ist bei geringen Netzstörungen der Sternpunkt des Netzes. Sollten größere Störungen im Netz auftreten, ist es günstiger, mit Hilfe von Ohmschen Widerständen einen künstlichen Sternpunkt herzustellen, an dem das Bezugspotential abgegriffen wird.If the additional electromechanical devices disturb the motor, the measurement signal can also go off the harmonics are determined, the anchor grooves generate in the field windings. Like this in detail can be carried out, for example described in DE-OS 33 39 299. The best signal-to-noise ratio with the least amount of material is achieved when the speed measuring device contains a filter circuit at its output outputs the measurement signal and at its input the difference signal between a reference potential as well the voltage across that from the power supply separate star point of the switched in the star Windings of the motor. The reference potential is the star point of the network for minor network disturbances. Should major disturbances occur in the network, it cheaper, with the help of ohmic resistors to create an artificial star point at which the reference potential is tapped.

Wenn der Motor fest im Dreieck geschaltet ist und das Anlassen über Vorwiderstände erfolgt, sind in die Stromzuführungen zu den jeweils paarweise zusammengeschalteten Wicklungen primärseitig Stromwandler geschaltet, die senkundärseitig zu einem Stern zusammengeschaltet sind. An dem so erhaltenen Sternpunkt wird das gewünschte Frequenzsignal gegenüber dem Bezugspotential abgegriffen. Beide Schaltungsvarianten unterdrücken bereits sehr weitgehend die Grundfrequenz der speisenden Wechselspannung. Eine weitere Unterdrückung einschließlich der von den Eisenteilen des Motors hervorgerufenen Oberwelle mit der dreifachen Grundfrequenz, die drehzahlunabhängig ist, wird erreicht, wenn die Filterschaltung eingangsseitig ein Hochpaß mit einer Grenzfrequenz aufweist, die bei einem Mehrfachen der Grundfrequenz der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung liegt, wobei zur Normierung der Amplitude - die Drehzahlinformation steckt in der Frequenz - dem Hochpaßfilter eine Impulsformerschaltung nachgeschaltet ist, die aus dem eingespeisten Frequenzsignal Impulse mit gleicher Amplitude und einer dem Frequenzsignal entsprechenden Folgefrequenz erzeugt.If the motor is connected in a delta and starting via series resistors are in the power supplies to the pairs connected in pairs Current transformer windings on the primary side  switched, the secondary side to one Star are interconnected. On the so obtained Star point is opposite the desired frequency signal tapped the reference potential. Both circuit variants already largely suppress the Basic frequency of the alternating voltage. Another Oppression including that of the iron parts of the harmonic caused by the motor with triple Basic frequency, which is independent of speed, is reached, if the filter circuit has a high pass on the input side having a cutoff frequency that at a Multiples of the fundamental frequency of the output voltage is the power supply device, wherein Normalization of the amplitude - the speed information is in the frequency - the high-pass filter one Pulse shaper circuit is connected that off the injected frequency signal with pulses same amplitude and one the frequency signal corresponding repetition frequency generated.

Zum Differenzieren des Meßsignals können einerseits Digitalschaltungen verwendet werden, mit deren Hilfe das zu erzeugende Differential durch einen Differenzenquotient bzw. Differenzbildung angenähert wird, oder bei Verwendung analoger Eingangssignale läßt sich das Differenzieren durch Analogschaltungen kontinuierlich durchführen.To differentiate the measurement signal, on the one hand Digital circuits are used with the help the differential to be generated by a Difference quotient or difference formation approximated or when using analog input signals can be differentiated by analog circuits perform continuously.

Im Falle einer Digitalschaltung werden die Verhältnisse sehr einfach, wenn die Differenzierschaltung von einem mittels einer Ablaufsteuerschaltung gesteuerten Vorwärts-/Rückwärtszähler gebildet ist, der periodisch nach dem Rücksetzen auf null während jeweils eines ersten Zeitintervalls jeder Periode mit den Impulsen des Meßsignals vorwärts und während des jeweils folgenden zweiten gleichlangen Zeitintervalls jeder Periode mit den Impulsen des Meßsignals rückwärts gezählt wird, wobei der in dem Zähler nach dem jeweils zweiten Zeitintervall jeder Periode verbleibende Rest das digitalisierte Steuersignal bildet, das in einer digitalen Vergleichsschaltung mit einem digitalen Referenzsignal verglichen wird. Da bei niedrigen Drehzahlen auch die Impulsfolgefrequenz niedrig ist, entsteht nach dem Rückwärtszählen ein kleiner Rest oder ein negativer Zählerinhalt, der, je nach Auswerteelektronik, unter Umständen ein Erreichen des Umschaltkriteriums simulieren würde. Es ist deshalb eine zweite Vergleichsschaltung vorgesehen, die den Zählerstand auf Überschreiten eines vorgegebenen Mindestwertes während des ersten Zeitintervalls überprüft, wobei dann der Zählerstandsrest am Ende des zweiten Intervalls lediglich ausgewertet wird, wenn während des ersten Zählerintervalls der Mindestwert überschritten wird.In the case of a digital circuit, the conditions very simple if the differentiating circuit from one controlled by means of a sequence control circuit Up / down counter is formed, which periodically after resetting to zero during  a first time interval of each period with the pulses of the measurement signal forward and during of the following second of equal length Time interval of each period with the impulses of the Measurement signal is counted down, the in the counter after the second time interval the rest of each period the digitized Control signal forms that in a digital comparison circuit with a digital reference signal is compared. Because at low speeds too the pulse repetition frequency is low arises after counting a small remainder or a negative counter content, which, depending on the evaluation electronics, possibly reaching the switchover criterion would simulate. It is therefore one second comparison circuit provided the Meter reading when a predetermined value is exceeded Minimum value during the first time interval checked, then the remaining meter reading at the end of the second interval is only evaluated, if during the first counter interval the minimum value is exceeded.

Im Falle der analogen Bildung des Differentialquotienten enthält die Filterschaltung eingangsseitig wiederum ein Hochpaßfilter mit einer Grenzfrequenz, die bei einem Mehrfachen der Grundfrequenz der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung liegt, während an dem Ausgang ein Frequenzspannungswandler nachgeschaltet ist, der ein kontinuierliches Signal abgibt, das ohne weiteres in einem Analogdifferenzierer weiterverarbeitet werden kann. In the case of analog formation of the differential quotient contains the filter circuit on the input side again a high-pass filter with a cut-off frequency, that at a multiple of the fundamental frequency of the output voltage the power supply is located, while a frequency voltage converter at the output downstream, which is a continuous Output signal that easily in an analog differentiator can be processed further.  

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing are exemplary embodiments of the subject presented the invention. Show it:

Fig. 1 das Schaltbild einer selbsttätig arbeitenden Anlaßumschalteinrichtung gemäß der Erfindung, bei der ein drehzahlproportionales Signal unmittelbar die Schaltbedingung liefert, Fig. 1 is a circuit diagram of an automatically operating Anlaßumschalteinrichtung according to the invention, in which a speed-proportional signal immediately delivers the switching condition,

Fig. 2 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer selbsttätig arbeitenden Anlaßumschalteinrichtung gemäß der Erfindung, bei der das Schaltkriterium von dem nach der Zeit differenzierten drehzahlproportionalen Signal gebildet ist, . 2 is a circuit diagram of another embodiment of an automatically operating Anlaßumschalteinrichtung according to the invention, in which the switching criterion of the differentiated with respect to time speed-proportional signal is formed Fig,

Fig. 3 den Signalverlauf an dem Ausgang des Frequenzspannungswandlers bzw. des Tachogenerators der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 sowie den Signalverlauf am Ausgang des Differenzierers der Schaltung nach Fig. 2, Fig. 3 shows the waveform at the output of the frequency voltage converter and the tachometer generator of the embodiments of FIGS. 1 and 2 and the waveform at the output of the differentiator of the circuit of Fig. 2,

Fig. 4 das Schaltbild für ein Hochpaßfilter der Filterschaltungen nach den Fig. 1 und 2, Fig. 4 is a circuit diagram for a high pass filter of the filter circuits of Figs. 1 and 2,

Fig. 5 das Schaltbild eines Tiefpasses für den Frequenzspannungswandlers nach den Schaltbildern gemäß den Fig. 1 und 2, Fig. 5 is a circuit diagram of a low-pass filter for the frequency voltage converter according to the circuit diagrams shown in FIGS. 1 and 2,

Fig. 6 das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles einer selbsttätig arbeitenden Anlaßumschalteinrichtung gemäß der Erfindung unter Verwendung von Digitalschaltungen, Fig. 6 is a block diagram of another embodiment of an automatically operating Anlaßumschalteinrichtung in accordance with the invention using digital circuits,

Fig. 7 das Schaltwellendiagramm zur Steuerung des Zählers aus Fig. 6 und Fig. 7 is a circuit diagram for control shaft of the counter of FIG. 6 and

Fig. 8 das Schaltbild einer Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Sternspannung eines fest im Dreieck geschalteten Motors. Fig. 8 shows the circuit diagram of a circuit arrangement for generating a star voltage of a motor connected in a delta.

In Fig. 1 sind bei 1 drei Wicklungen 2, 3 und 4 eines dreiphasigen Asynchronmotors veranschaulicht, die wahlweise über zwei Schaltersätze 5 und 6 im Stern oder im Dreieck an drei Phasen R, S, T einer Stromversorgungseinrichtung bzw. eines Netzes anschaltbar sind. Die Schaltersätze 5 und 6 gehören zu einer insgesamt mit 7 bezeichneten Anlaßumschalteinrichtung, deren Steuerschaltung 8 eine Drehzahlmeßeinrichtung 9 sowie eine Vergleichsschaltung 11 enthält.In Fig. 1, three windings 2, 3 and 4 of a three-phase asynchronous motor are illustrated at 1 , which can be connected optionally via two switch sets 5 and 6 in a star or in a triangle to three phases R, S, T of a power supply device or a network. The sets of switches 5 and 6 belong to a designated overall by 7 Anlaßumschalteinrichtung whose control circuit includes a speed measuring device 8 9 and a comparison circuit. 11

Um das wahlweise Anschalten der Wicklungen 2 und 3 und 4 im Stern oder im Dreieck zu ermöglichen, enthält jeder der Schaltersätze 5 und 6, die beispielsweise die Schalter zweier Schütze sind, je drei Einschalter, die, wie dargestellt, an die Wicklungen 2, 3 und 4 angeschlossen sind, d. h. die Wicklung 2 liegt einenends unmittelbar an der zugehörigen Netzphase R und andernends an den beweglichen Schaltkontakten der beiden zugehörigen Schalter aus dem Schaltersatz 5 und aus dem Schaltersatz 6. Entsprechendes gilt für die Wicklung 3 und die Wicklung 4. Die feststehenden Schaltkontakte des Schaltersatzes 5 sind untereinander verbunden und bilden in der Einschaltstellung des Schaltersatzes 5 einen Sternpunkt 12. Die feststehenden Kontakte des anderen Schaltersatzes 6 sind an die Phase der jeweils benachbarten Wicklung 2, 3 oder 4 angeschlossen, d. h. der feststehende Kontakt des zu der Wicklung 2 gehörenden Schalters aus dem Schaltersatz 6 führt unmittelbar zu der Netzphase S, an den auch die Wicklung 3 mit einem Ende angeklemmt ist. In order to enable the optional connection of the windings 2 and 3 and 4 in a star or a triangle, each of the switch sets 5 and 6 , which are, for example, the switches of two contactors, each contain three ON switches, which, as shown, connect to the windings 2, 3 and 4 are connected, ie the winding 2 is at one end directly on the associated mains phase R and at the other end on the movable switch contacts of the two associated switches from the switch set 5 and from the switch set 6 . The same applies to the winding 3 and the winding 4 . The fixed switching contacts of the switch set 5 are interconnected and form a star point 12 in the switched-on position of the switch set 5 . The fixed contacts of the other switch set 6 are connected to the phase of the adjacent winding 2, 3 or 4 , ie the fixed contact of the switch belonging to the winding 2 from the switch set 6 leads directly to the line phase S, to which the winding 3 is clamped with one end.

Wenn bei dieser Verschaltung der Wicklung 2, 3 und 4 mit den Schaltersätzen 5 und 6 die Schalter des Schaltersatzes 5 geschlossen sind, liegen die Wicklungen 2, 3 und 4 im Stern an den Netzphasen R, S, T, während bei geöffnetem Schaltersatz 5 und geschlossenen Schaltern des Schaltersatzes 6 die Wicklungen 2, 3 und 4 im Dreieck an die Phasen R, S, T angelegt sind; selbstverständlich müssen die Schalter des einen Schaltersatzes 5 oder 6 geöffnet sein, bevor die Schalter des anderen Schaltersatzes 5 oder 6 geschlossen werden.If the switches of the switch set 5 are closed in this connection of the winding 2, 3 and 4 with the switch sets 5 and 6 , the windings 2, 3 and 4 are in a star on the network phases R, S, T, while with the switch set 5 and closed switches of the switch set 6, the windings 2, 3 and 4 are applied in a triangle to the phases R, S, T; of course, the switches of one switch set 5 or 6 must be open before the switches of the other switch set 5 or 6 are closed.

Die Drehzahlmeßeinrichtung 9 enthält ein Hochpaßfilter 13 mit zwei Differenzeingängen 14 und 15, die gleichzeitig die Signaleingänge der Drehzahlmeßeinrichtung 9 bilden. Von diesen ist der Signaleingang 14 mit dem Sternpunkt 12 verbunden, während der Signaleingang 15 an einem künstlichen Sternpunkt 16 liegt, der von drei im Stern geschalteten Ohmschen Widerständen 17, 18 und 19 erzeugt wird, die andernends mit den Netzphasen R, S und T verbunden sind. Das solchermaßen zwischen den beiden Sternpunkten 12 und 16 erhaltene Differenzsignal, das ein Frequenzsignal ist, wird in dem Hochpaßfilter 13 gefiltert, dessen Grenzfrequenz bei der sechsfachen Netzfrequenz liegt. An seinem Ausgang 21 gibt deshalb der Hochpaß 13 ein Frequenzsignal ab, aus dem die Netzfrequenz und die duch die Nichtlinearität der Permeabilität des Eisens hervorgerufene Oberwelle mit der dreifachen Grundfrequenz praktisch ausgefiltert sind. Dieses gefilterte Frequenzsignal wird einem Eingang 22 eines Frequenzspannungswandlers 23 zugeführt, der eingangsseitig einen Schmitt- Trigger 24 aufweist, dessen Ausgang 25 zu einem Takteingang 26 eines Monoflops 27 führt. Mit Hilfe der Hintereinanderschaltung aus dem Schmitt-Trigger 24 und dem Monoflop 27 wird an dessen Ausgang 28 eine Kette von Impulsen erzeugt, deren Amplitude und Breite konstant ist und deren Frequenz der Frequenz des an dem Eingang 22 eingespeisten Frequenzsignals entspricht.The speed measuring device 9 contains a high-pass filter 13 with two differential inputs 14 and 15 , which simultaneously form the signal inputs of the speed measuring device 9 . Of these, the signal input 14 is connected to the star point 12 , while the signal input 15 is located at an artificial star point 16 , which is generated by three ohmic resistors 17, 18 and 19 connected in the star, which are connected at the other end to the line phases R, S and T. are. The difference signal thus obtained between the two star points 12 and 16 , which is a frequency signal, is filtered in the high-pass filter 13 , whose cut-off frequency is six times the mains frequency. At its output 21 , the high-pass filter 13 therefore emits a frequency signal from which the mains frequency and the harmonic caused by the non-linearity of the permeability of iron are practically filtered out at three times the fundamental frequency. This filtered frequency signal is fed to an input 22 of a frequency voltage converter 23 , which has a Schmitt trigger 24 on the input side, the output 25 of which leads to a clock input 26 of a monoflop 27 . With the help of the series connection of the Schmitt trigger 24 and the monoflop 27 , a chain of pulses is generated at its output 28 , the amplitude and width of which are constant and the frequency of which corresponds to the frequency of the frequency signal fed into the input 22 .

Mit Hilfe eines nachgeschalteten Tiefpaß 29, dessen Eingang 31 an dem Ausgang 28 liegt und dessen Ausgang 32 den Ausgang des Frequenzspannungswandlers 23 und gleichzeitig auch den Ausgang der Drehzahlmeßeinrichtung 9 bildet, wird das pulsbreitenmodulierte Signal in ein Gleichsignal umgewandelt, dessen Amplitude der Frequenz an dem Eingang 22 proportional ist.With the help of a downstream low-pass filter 29 , whose input 31 is at the output 28 and whose output 32 forms the output of the frequency voltage converter 23 and at the same time also the output of the speed measuring device 9 , the pulse-width-modulated signal is converted into a DC signal, the amplitude of the frequency at the input 22 is proportional.

Der Ausgang 32 der Drehzahlmeßeinrichtung 9 führt zu einem nichtinvertierenden Eingang 33 eines als nichtinvertierender Komparator geschalteten Operationsverstärkers 34, dessen invertierender Eingang 35 mit einer festen Referenzspannung U_{ref I} beaufschlagt ist. Ausgangsseitig liegt der Differenzverstärker 34 an einem invertierenden Eingang 37 eines nachgeschalteten Inverters 38, an dessen Ausgang 39 eine Magnetwicklung 41 zur Betätigung des Schaltersatzes 5 liegt, die andernends mit der Schaltungsmasse verbunden ist. Außerdem ist an dem Ausgang 39 ein Eingang 42 eines Verzögerungsschaltkreises 43 angeschlossen, dessen Ausgang 44 zu einem invertierenden Eingang 45 eines nachfolgenden Inverters 46 führt. Das an dessen Ausgang 47 erhaltene Signal steuert eine Magnetwicklung 48, mit der der Schaltersatz 6 aus der Ruhe- in die Arbeitsstellung umgeschaltet wird, wenn die Magnetwicklung 48, die mit ihrem anderen Wicklungsende an die Schaltungsmasse angeklemmt ist, von einem Strom durchflossen wird.The output 32 of the speed measuring device 9 leads to a non-inverting input 33 of an operational amplifier 34 connected as a non-inverting comparator, the inverting input 35 of which is supplied with a fixed reference voltage U _{ref I.} On the output side, the differential amplifier 34 is connected to an inverting input 37 of a downstream inverter 38 , at the output 39 of which there is a magnetic winding 41 for actuating the switch set 5 , which is connected at the other end to the circuit ground. In addition, an input 42 of a delay circuit 43 is connected to the output 39 , the output 44 of which leads to an inverting input 45 of a subsequent inverter 46 . The signal received at its output 47 controls a magnetic winding 48 with which the switch set 6 is switched from the rest position to the working position when a current flows through the magnetic winding 48 , which is connected to the circuit ground with its other winding end.

Wie in der DE-OS 33 39 299 im einzelnen beschrieben ist, erzeugt der genutete Anker des Drehstromasynchronmotors 1 am Sternpunkt 12 gegenüber dem künstlichen Sternpunkt 16 oder auch dem Mittelpunkt des Netzes ein Frequenzsignal mit der GrundfrequenzAs described in DE-OS 33 39 299 in detail, the grooved armature of the three-phase asynchronous motor 1 generates a frequency signal with the fundamental frequency at the star point 12 relative to the artificial star point 16 or also the center of the network

wobei n_L die Drehzahl des Ankers des Motors 1 in Umdrehungen pro Minute und z_N die Zahl der Ankernuten ist. Zusätzlich zu dieser Grundfrequenz entstehen auch noch deren Harmonische, die aber in der Amplitude sehr viel kleiner sind, so daß der Frequenzspannungswandler 23 praktisch nur auf die Grundfrequenz des Frequenzsignals einrastet, das die Ankernuten hervorrufen. Aus der Gleichung ist ferner ersichtlich, daß die Frequenz dieses Signals der Ankerdrehzahl direkt proportional ist.where n _{L is} the speed of the armature of the motor 1 in revolutions per minute and z _{N is} the number of armature grooves. In addition to this fundamental frequency, there are also their harmonics, which are, however, much smaller in amplitude, so that the frequency-voltage converter 23 practically only engages with the fundamental frequency of the frequency signal caused by the armature grooves. It can also be seen from the equation that the frequency of this signal is directly proportional to the armature speed.

Die Schaltung nach Fig. 1 arbeitet damit folgendermaßen:The circuit according to FIG. 1 thus works as follows:

Nach dem Einschalten der aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit dargestellten, im übrigen bekannten Stromversorgungseinrichtung für die Anlaßumschalteinrichtung 7, geht die Spannung an dem Ausgang 39 des Inverters 38 sofort auf einen Wert, der einen Stromfluß durch die Magnetspule 41 hervorruft. Der Ausgang 47 des Inverters 46 bleibt hingegen auf Massepotential, weshalb der Schaltersatz 5 durch die Magnetwicklung 41 in die Arbeitsstellung gebracht wird, während der Schaltersatz 6 in der Ruhestellung verharrt. Hierdurch werden die Wicklungen 2, 3 und 4 der sich zunächst in Ruhe befindenden Asynchronmaschine im Stern mit den Netzphasen R, S, T verbunden. Der Anker der Asynchronmaschine 1 beginnt daraufhin sich zu drehen und die im Stator umlaufenden Ankernuten erzeugen gemäß der obigen Gleichung ein Frequenzsignal. Unmittelbar nach dem Anlaufen der Asynchronmaschine 1 liegt dieses Frequenzsignal aber noch unterhalb der Grenzfrequenz des Hochpaß 13, so daß an dessen Ausgang 21 praktisch kein Signal ansteht. In der Folge ist auch die Spannung an dem Ausgang 32 sehr klein und liegt unter dem Wert der Referenzspannung U_{ref I}. Folglich nimmt die Spannung an dem Ausgang 36 ihren kleinsten, beispielsweise nahe dem Massepotential liegenden Wert an. Der Inverter 38 bleibt deshalb in dem Zustand mit hohem Signalpegel am Ausgang 39. Der Schaltzustand für die beiden Magnetwicklungen 41 und 48 bleibt deshalb auch kurz nach dem Anlaufen des Motors erhalten.After switching on the otherwise known power supply device for the starter switching device 7 , which is not shown for reasons of clarity, the voltage at the output 39 of the inverter 38 immediately goes to a value which causes a current to flow through the magnet coil 41 . The output 47 of the inverter 46 , however, remains at ground potential, which is why the switch set 5 is brought into the working position by the magnetic winding 41 , while the switch set 6 remains in the rest position. As a result, the windings 2, 3 and 4 of the asynchronous machine in the star, which is initially at rest, are connected to the network phases R, S, T. The armature of the asynchronous machine 1 then begins to rotate and the armature grooves rotating in the stator generate a frequency signal according to the above equation. Immediately after starting the asynchronous machine 1 , this frequency signal is still below the cut-off frequency of the high-pass filter 13 , so that there is practically no signal at its output 21 . As a result, the voltage at the output 32 is also very low and is below the value of the reference voltage U _{ref I.} Consequently, the voltage at the output 36 assumes its smallest value, for example close to the ground potential. The inverter 38 therefore remains in the state with a high signal level at the output 39 . The switching state for the two magnetic windings 41 and 48 is therefore retained shortly after the motor has started.

Mit zunehmender Drehzahl des Ankers der Asynchronmaschine 1 steigt gemäß obiger Gleichung die Frequenz des durch die Ankernuten hervorgerufenen Frequenzsignals, bis sie schließlich über die Grenzfrequenz des Hochpaß 13 steigt. Es erscheint deshalb das Frequenzsignal praktisch ungeschwächt auch an dem Ausgang 21 des Hochpaß 13. Der nachfolgende Frequenzspannungswandler 23 wandelt nun möglichst linear das Frequenzsignal in die an dem Ausgang 32 des Tiefpaß 29 abzugreifende Gleichspannung um. Die Amplitude dieser dort anstehenden Gleichspannung ist der Frequenz des durch die Ankernuten hervorgerufenen Frequenzsignals und damit der Ankerdrehzahl proportional.As the speed of the armature of the asynchronous machine 1 increases, the frequency of the frequency signal caused by the armature grooves increases according to the above equation until it finally rises above the limit frequency of the high-pass filter 13 . The frequency signal therefore appears practically undiminished at the output 21 of the high-pass filter 13 . The subsequent frequency voltage converter 23 converts the frequency signal as linearly as possible into the DC voltage to be tapped at the output 32 of the low-pass filter 29 . The amplitude of this DC voltage present there is proportional to the frequency of the frequency signal caused by the armature grooves and thus to the armature speed.

In dem Maße, in dem die Ankerdrehzahl weiter ansteigt, wird nun dem Komparator 34 an seinem nichtinvertierenden Eingang 33 eine Gleichspannung zugeführt, deren Pegel betragsmäßig mit der Zunahme der Ankerdrehzahl ansteigt. Solange diese Spannung betragsmäßig kleiner bleibt als U_{ref I}, bleibt der Ausgang 36 des Komparators 34 praktisch auf Massepotential.To the extent that the armature speed continues to rise, the comparator 34 is now supplied with a DC voltage at its non-inverting input 33 , the level of which increases with the increase in the armature speed. As long as this voltage remains smaller than U _{ref I} , the output 36 of the comparator 34 practically remains at ground potential.

Der Betrag der Spannung von U_{ref I} ist nun derart festgelegt, daß die Spannungen an den Eingängen 33 und 35 gleich werden, wenn die Asynchronmaschine 1 so weit hochgelaufen ist, daß ohne Überlastung des Netzes oder der Wicklungen 2 bis 4 der Asynchronmaschine 1 gefahrlos von der Sternschaltung in die Dreieckschaltung umgeschaltet werden kann.The magnitude of the voltage of U _{ref I} is now determined in such a way that the voltages at the inputs 33 and 35 become the same when the asynchronous machine 1 has run up so far that the overload of the asynchronous machine 1 is safe without overloading the network or the windings 2 to 4 the star connection can be switched to the delta connection.

Wenn diese Drehzahl erreicht ist, übersteigt die Ausgangsspannung des Frequenzspannungswandlers 23 betragsmäßig die Referenzspannung U_{ref I}, womit der Komparator 34 an seinem Ausgang 36 schlagartig auf einen anderen Ausgangsspannungswert, beispielsweise auf eine gegenüber der Schaltungsmasse positive Spannung wechselt. Hierdurch wird der Inverter 38 umgeschaltet, dessen Ausgang 39 praktisch auf Massepotential kommt. Die Magnetwicklung 41 wird hierdurch stromlos und die Schalter des Schaltersatzes 5 kehren in ihre Ruhestellung zurück. When this speed is reached, the output voltage of the frequency voltage converter 23 exceeds the reference voltage U _{ref I} , with which the comparator 34 suddenly changes at its output 36 to another output voltage value, for example to a voltage that is positive with respect to the circuit ground. As a result, the inverter 38 is switched, the output 39 of which practically comes to ground potential. The magnet winding 41 is thereby de-energized and the switches of the switch set 5 return to their rest position.

Diese Zustandsänderung der Spannung an dem Ausgang 39 wird über die Verzögerungsschaltung 43 verzögert an den Eingang 45 des Inverters 46 weitergeleitet. Die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 43 ist so bemessen, daß ohne die Gefahr von Kurzschlüssen in den Schaltersätzen 5 und 6 die Magnetwicklung 48 durch das Signal an dem Ausgang 47 des Inverters 46 erregt werden kann. Hierdurch werden die Schalter des Schaltersatzes 6 in die Arbeitsstellung gebracht, wodurch die Wicklungen 2, 3 und 4 der Asynchronmaschine 1 im Dreieck mit den Netzphasen R, S und T verbunden sind.This change in state of the voltage at output 39 is delayedly passed on to input 45 of inverter 46 via delay circuit 43 . The delay time of the delay circuit 43 is such that the magnet winding 48 can be excited by the signal at the output 47 of the inverter 46 without the risk of short circuits in the switch sets 5 and 6 . As a result, the switches of the switch set 6 are brought into the working position, as a result of which the windings 2, 3 and 4 of the asynchronous machine 1 are connected in a triangle to the line phases R, S and T.

Das Ausführungsbeispiel der Anlaßumschalteinrichtung 7 nach Fig. 1 weist den Vorteil auf, sehr exakt in Abhängigkeit von der jeweils erreichten Motordrehzahl aus der Anlaßstellung, in der der Motor im Stern geschaltet ist, in die Dreieckschaltung umzusteuern. Allerdings muß der Anwender den Wert der Referenzspannung U_{ref I} entsprechend der Ankernutenzahl der jeweils verwendeten Asynchronmaschine und der Polzahl bzw. Ankerdrehzahl einstellen, was bei manchen Anwendungen eine gewisse Unbequemlichkeit darstellt. Eine in dieser Hinsicht einfacher zu bedienende Anlaßumschalteinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt, bei der bereits aus Fig. 1 bekannte Bauelemente und Baugruppen mit denselben Bezugszeichen versehen sind.The embodiment of the starter switching device 7 according to FIG. 1 has the advantage of switching very precisely depending on the engine speed reached from the starting position in which the engine is connected in a star to the delta connection. However, the user must set the value of the reference voltage U _{ref I in} accordance with the number of armature slots of the asynchronous machine used in each case and the number of poles or armature speed, which is a certain inconvenience in some applications. A starter switching device which is easier to use in this respect is shown in FIG. 2, in which components and assemblies already known from FIG. 1 are provided with the same reference numerals.

Die Anlaßumschalteinrichtung 7 nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß das Signal an dem Ausgang des Frequenzspannungswandlers 23 nurmehr als Freigabesignal verwendet wird, während das eigentliche Umschaltkriterium aus dem nach der Zeit abgeleiteten Meßsignal erzeugt wird, d. h. dem nach der Zeit abgeleiteten Ausgangssignal des Frequenzspannungswandlers 22.The Anlaßumschalteinrichtung 7 of Fig. 2 differs from that of FIG. 1 essentially in that the signal is nurmehr used at the output of the frequency voltage converter 23 as an enable signal, while the actual switchover is generated from the derived after the time measuring signal, that is, the output signal of the frequency voltage converter 22 derived from the time.

Es ist zu diesem Zweck an den Ausgang 32 ein Differentiator 49 angeschlossen, der einen als Inverter gegengekoppelten Differenzverstärker 51 enthält. Der Differenzverstärker 51 ist von seinem Ausgang 52 über einen Widerstand 56 zu seinem invertierenden Eingang 57 gegengekoppelt. An den invertierenden Eingang 57 ist ferner die Serienschaltung aus einem Vorwiderstand 58 sowie einem Kondensator 59 angeschlossen, über die das Signal von dem Ausgang 32 des Tiefpaß 29 zu dem Differenzverstärker 51 gelangt.For this purpose, a differentiator 49 is connected to the output 32, which contains a differential amplifier 51 which is fed back as an inverter. The differential amplifier 51 is fed back from its output 52 via a resistor 56 to its inverting input 57 . The series circuit comprising a series resistor 58 and a capacitor 59 is also connected to the inverting input 57 , via which the signal passes from the output 32 of the low-pass filter 29 to the differential amplifier 51 .

Das aus dem Differentiator 49 erhaltene Signal wird in der Vergleichsschaltung 11, die gegenüber der nach Fig. 1 erweitert ist, mit einer zweiten Bezugsspannung U_{ref II} verglichen. Zu diesem Zweck enthält die Vergleichsschaltung 11 einen weiteren als Komparator geschalteten Differenzverstärker 61, dessen nichtinvertierender Eingang 62 mit dem Ausgangssignal des Differentiators 49 beaufschlagt ist. Die Referenzspannung U_{ref II} wird dem invertierenden Eingang 63 zugeführt. Mit seinem Ausgang 64 liegt der Differenzverstärker 61 an einem von zwei Eingängen 65 und 66 eines UND-Gatters 67. Der andere Eingang 66 führt zu dem Ausgang 36 des Differenzverstärkers 34.The signal obtained from the differentiator 49 is compared in the comparison circuit 11 , which is expanded compared to that of FIG. 1, with a second reference voltage U _{ref II} . For this purpose, the comparison circuit 11 contains a further differential amplifier 61 connected as a comparator, the non-inverting input 62 of which is supplied with the output signal of the differentiator 49 . The reference voltage U _{ref II} is fed to the inverting input 63 . With its output 64 , the differential amplifier 61 is connected to one of two inputs 65 and 66 of an AND gate 67 . The other input 66 leads to the output 36 of the differential amplifier 34 .

Das Signal an einem Ausgang 68 des UND-Gatters 67 wird einem Setzeingang 69 eines RS-Flipflop 71 zugeführt. Mit seinem nichtinvertierenden Eingang 72 ist das RS-Flipflop 71 an den invertierenden Eingang 37 des nachfolgenden Inverters 38 angeschlossen. Die dem Inverter 38 folgenden Bauelemente sind, wie in Fig. 1, verschaltet.The signal at an output 68 of the AND gate 67 is fed to a set input 69 of an RS flip-flop 71 . With its non-inverting input 72 , the RS flip-flop 71 is connected to the inverting input 37 of the subsequent inverter 38 . The components following the inverter 38 are connected as in FIG. 1.

Zum Rücksetzen des RS-Flipflop 71 wird in dessen Rücksetzeingang 73 ein Rücksetzimpuls eingespeist, der mit dem Einschalten der Stromversorgung für die Anlaßumschalteinrichtung 7 beginnt und eine kurze Zeit danach, ca. 0,1 Sekunde später, verschwindet.To reset the RS flip-flop 71 , a reset pulse is fed into its reset input 73 , which begins when the power supply for the starter switching device 7 is switched on and disappears a short time later, approximately 0.1 second later.

Zur Erläuterung der Funktionsbeschreibung ist zusätzlich auf Fig. 3 Bezug genommen.To explain the functional description, reference is also made to FIG. 3.

Mit dem Einschalten der Versorgungsspannung für die Anlaßumschalteinrichtung wird, wie erwähnt, der Rücksetzimpuls für das RS-Flipflop 71 erzeugt, das auf diese Weise, beginnend mit dem Einschalten der Stromversorgung, in dem Zustand mit null an seinem nichtinvertierenden Ausgang 72 gehalten wird. Hierdurch nehmen die nachfolgenden Inverter 38 und 46 den bereits oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Schaltzustand ein, d. h. die Magnetwicklung 41 ist stromdurchflossen und die Magnetwicklung 48 stromlos. Deswegen klappen die Schalter des Schaltersatzes 5 in die Einschaltstellung um und die Asynchronmaschine 1 ist mit ihren Wicklungen 2, 3 und 4 im Stern an die Netzphasen R, S, T angeschlossen. Dies sei der Zeitpunkt t₀ der Diagramme aus Fig. 3.When the supply voltage for the starter switching device is switched on, as mentioned, the reset pulse for the RS flip-flop 71 is generated, which in this way, starting with the switching on of the power supply, is kept in the state with zero at its non-inverting output 72 . As a result, the following inverters 38 and 46 assume the switching state already described above in connection with FIG. 1, ie the magnet winding 41 has current flowing through it and the magnet winding 48 is de-energized. Therefore, the switches of the switch set 5 flip into the on position and the asynchronous machine 1 is connected with its windings 2, 3 and 4 in a star to the mains phases R, S, T. This is the time t _{0 of} the diagrams from FIG. 3.

Zum Zeitpunkt t₀ beginnt also die Asynchronmaschine 1 zu laufen und beginnt folglich auch das erwähnte Frequenzsignal an dem Sternpunkt 12, bezogen auf den Sternpunkt 16, zu erzeugen. Da die Frequenz dieses Signals zunächst noch unterhalb der Grenzfrequenz des Hochpaß 13 liegt, ist die Spannung U₃₂ an dem Ausgang des Tiefpaß 29 null. Folglich bleibt auch die Spannung an dem Ausgang 36 des Komparators 34 auf null, da der nichtinvertierende Eingang 33 auf einem Potential kleiner als dem Potential von U_{ref I} liegt. Das UND-Gatter 67 bleibt folglich gesperrt und selbst bei Verschwinden des Rücksetzimpulses an dem Rücksetzeingang 73 bleibt das RS-Flipflop 71 in dem Zustand mit null an dem Ausgang 72.At time t ₀ , the asynchronous machine 1 thus begins to run and consequently also begins to generate the aforementioned frequency signal at the star point 12 , based on the star point 16 . Since the frequency of this signal is initially still below the cut-off frequency of the high-pass filter 13 , the voltage U ₃₂ at the output of the low-pass filter 29 is zero. Consequently, the voltage at the output 36 of the comparator 34 also remains at zero, since the non-inverting input 33 is at a potential less than the potential of U _{ref I.} The AND gate 67 consequently remains blocked and even if the reset pulse at the reset input 73 disappears, the RS flip-flop 71 remains in the zero state at the output 72 .

Diese Verriegelung ist notwendig, denn da U₃₂ null ist, ist auch die Spannung U₅₅ an dem Ausgang 55 des Differentiators 49 null, was bei der Beschaltung des Komparators 61 dazu führt, daß, beginnend beim Zeitpunkt t₀, die Ausgangsspannung U₆₄ auf H liegt.This interlocking is necessary because since U _{32 is} zero, the voltage U ₅₅ at the output 55 of the differentiator 49 is also zero, which, when the comparator 61 is connected , leads to the output voltage U ₆₄ starting at time t ₀ H lies.

Sobald die Asynchronmaschine 1 genügend weit hochgelaufen ist, liegt die Frequenz des von den Ankernuten hervorgerufenen Signals über der Durchlaßfrequenz des Hochpaß 13, so daß der Frequenzspannungswandler 23 beginnt, ein von null verschiedenes Signal an seinem Ausgang 32 abzugeben. Dieser Zeitpunkt sei mit t₁ bezeichnet. Die Ausgangsspannung U₃₂ beginnt ab diesem Zeitpunkt t₁ entsprechend dem Hochlaufen der Asynchronmaschine zu steigen. Die Spannungsänderung von U₃₂ führt zu einem Sprung in den negativen Bereich von U₅₅, da nun dem Differentiator 49 eine sich mit der Zeit ändernde Spannung zugeführt wird. Die sprunghafte Spannungsänderung von U₅₅ zum Zeitpunkt t₁ erreicht einen Wert, der unter U_{ref II} liegt, so daß U₆₄, d. h. die Spannung an dem Ausgang 64 des Komparators 61, von H nach null wechselt. As soon as the asynchronous machine 1 has run up sufficiently far, the frequency of the signal caused by the armature grooves lies above the pass frequency of the high-pass filter 13 , so that the frequency-voltage converter 23 begins to deliver a non-zero signal at its output 32 . This point in time is denoted by t ₁ . From this point in time t ₁ , the output voltage U ₃₂ begins to rise in accordance with the startup of the asynchronous machine. The change in voltage of U ₃₂ leads to a jump into the negative range of U ₅₅ , since the differentiator 49 is now supplied with a voltage that changes over time. The sudden change in voltage of U ₅₅ at time t ₁ reaches a value which is below U _{ref II} , so that U ₆₄ , ie the voltage at output 64 of comparator 61 , changes from H to zero.

Nachdem die Asynchronmaschine bis zu einem Zeitpunkt t₂ weiter hochgelaufen ist, erzeugt der Frequenzspannungswandler 23 wegen der ebenfalls angestiegenen Frequenz des von den Ankernuten erzeugten Signals eine Spannung, die über dem Wert von U_{ref I} liegt, weshalb die Spannung an dem Ausgang 36 des Komparators 34 von null nach H übergeht. Das UND- Gatter 67 ist folglich an seinem Eingang 66 freigegeben, jedoch nach wie vor an dem Eingang 65 gesperrt.After the asynchronous machine has run up to a point in time t ₂ , the frequency-voltage converter 23 generates a voltage which is above the value of U _{ref I} because of the likewise increased frequency of the signal generated by the armature grooves, which is why the voltage at the output 36 of the comparator 34 passes from zero to H. The AND gate 67 is consequently released at its input 66 , but is still blocked at the input 65 .

Mit fortschreitendem Hochlaufen der Asynchronmaschine verlangsamt sich deren Drehzahländerung, weshalb sich auch der Anstieg von U₃₂ entsprechend mit vermindert. Der Differentiator 49 gibt folglich an seinem Ausgang 55 eine betragsmäßig immer weiter abnehmende Spannung ab, wie dies U₅₅ in Fig. 3 zeigt.As the asynchronous machine progresses, its speed change slows down, which is why the increase in U _{32 also} decreases accordingly. The differentiator 49 consequently emits at its output 55 a voltage that continues to decrease in amount, as shown by U ₅₅ in FIG. 3.

In der Nähe der Nenndrehzahl der Asynchronmaschine 1 hat sich die Drehzahländerung und damit die Spannungsänderung von U₃₂ so weit verlangsamt, daß die Ausgangsspannung U₅₅ betragsmäßig kleiner wird als U_{ref II}. Zu diesem Zeitpunkt t₃ wechselt deshalb ebenfalls der Komparator 61 von null nach H, womit beide Eingänge 65 und 66 auf H-Potential liegen, so daß die Spannung an dem Ausgang 68 des UND-Gatters 67 ebenfalls von null nach H wechselt. Dieser Potentialwechsel setzt das Flipflop 71, wodurch über den Inverter 68 der Strom durch die Magnetspule 41 abgeschaltet wird. Der Schaltersatz 5 kehrt in seine Ruhestellung zurück und gleichzeitig damit wird verzögert über die Verzögerungsschaltung 43 der Inverter 46 mit einem negativen Signal beaufschlagt, der daraufhin die Magnetspule 48 mit Strom versorgt. Hierdurch werden die Schalter des Schaltersatzes 6 in die Einschaltstellung gebracht, womit fortan die Asynchronmaschine in Dreieckschaltung an die Netzphasen R, S, T angeschlossen ist.In the vicinity of the nominal speed of the asynchronous machine 1 , the change in speed and thus the change in voltage of U ₃₂ has slowed to such an extent that the output voltage U ₅₅ becomes smaller than U _{ref II} . At this time t ₃ , the comparator 61 therefore also changes from zero to H, with the result that both inputs 65 and 66 are at H potential, so that the voltage at the output 68 of the AND gate 67 also changes from zero to H. This change in potential sets the flip-flop 71 , as a result of which the current through the magnetic coil 41 is switched off via the inverter 68 . The switch set 5 returns to its rest position and at the same time, with a delay, the inverter 46 is supplied with a negative signal via the delay circuit 43 , which then supplies the magnet coil 48 with current. As a result, the switches of the switch set 6 are brought into the switched-on position, from which point on the asynchronous machine is connected in a delta connection to the line phases R, S, T.

Selbst, wenn während des Betriebes Drehzahlschwankungen auftreten, die zu Signaländerungen an dem Komparator 61 im Sinne eines Sperrens des UND-Gatters 67 führen würden, bleibt dennoch der Schaltzustand infolge der Speicherwirkung des RS-Flipflops 71 bestehen. Ein Rücksetzen und damit Umschalten in den Sternbetrieb erfolgt erst durch Ausschalten und erneutes Einschalten der Versorgungsspannung für die Anlaßumschalteinrichtung 7.Even if speed fluctuations occur during operation, which would lead to signal changes at the comparator 61 in the sense of blocking the AND gate 67 , the switching state remains as a result of the memory effect of the RS flip-flop 71 . Resetting and switching over to star operation only takes place when the supply voltage for the starter switching device 7 is switched off and on again.

Anstelle der rein elektronisch arbeitenden Drehzahlmeßeinrichtung 9 kann auch der in Fig. 2 gezeigte Tachogenerator 75 verwendet werden, der mit der zu steuernden Asynchronmaschine 1 drehfest gekuppelt ist. Der Tachogenerator 75 weist zwei elektrische Anschlüsse 76 und 77 auf, von denen der eine anstelle des Ausgangs 32 mit der Vergleichsschaltung 11 und dem Differentiator 49 verbunden wird, während der andere Anschluß 77 auf Schaltungsmasse liegt; es versteht sich, daß der Tachogenerator 75 auch in Verbindung mit Fig. 1 anstelle der dortigen Drehzahlmeßeinrichtung 9 Verwendung finden kann.Instead of the purely electronic speed measuring device 9 , the tachometer generator 75 shown in FIG. 2 can also be used, which is coupled in a rotationally fixed manner to the asynchronous machine 1 to be controlled. The tachometer generator 75 has two electrical connections 76 and 77 , one of which is connected to the comparison circuit 11 and the differentiator 49 instead of the output 32 , while the other connection 77 is connected to ground; it goes without saying that the tachometer generator 75 can also be used in conjunction with FIG. 1 instead of the speed measuring device 9 there.

Fig. 4 zeigt das detaillierte Schaltbild eines Hochpaßfilters, das in den vorausgehenden Figuren als Block mit dem Bezugszeichen 13 veranschaulicht ist. Das Hochpaßfilter 13 ist ein Butterworth-Hochpaß vierter Ordnung, der als aktives Filter aufgebaut ist und bei 50 Hz Netzfrequenz eine Grenzfrequenz von ca. 300 Hz aufweist. Signalanteile mit 150 Hz, also der dreifachen Netzfrequenz, werden dann mit 24 dB abgeschwächt. Die Dimensionierung eines solchen Filters ist in U. Tietze und Ch. Schenk "Halbleiter- Schaltungstechnik", 6. Aufl., Springer-Verlag 1983, beschrieben. FIG. 4 shows the detailed circuit diagram of a high-pass filter, which is illustrated in the previous figures as a block with the reference number 13 . The high-pass filter 13 is a fourth-order Butterworth high-pass filter, which is constructed as an active filter and has a cut-off frequency of approximately 300 Hz at a mains frequency of 50 Hz. Signal components with 150 Hz, i.e. three times the mains frequency, are then attenuated with 24 dB. The dimensioning of such a filter is described in U. Tietze and Ch. Schenk "Semiconductor Circuit Technology", 6th edition, Springer-Verlag 1983.

Im einzelnen enthält der Hochpaß 13 eingangsseitig einen Differenzverstärker 81 mit zwei Eingängen 82 und 83, von denen der Eingang 83 über einen Trennkondensator 84 mit dem Eingangsanschluß 14 der Drehzahlmeßeinrichtung 9 verbunden ist und der Eingang 82 über einen Kondensator 85 mit dem anderen Signaleingang 15. Auf diese Weise wird mittels des Differenzverstärkers 81 das Frequenzsignal als Differenzsignal zwischen dem Sternpunkt 12 des Motors und dem künstlichen Sternpunkt 16 potentialfrei abgegriffen. Ausgangsseitig liegt der Differenzverstärker 81 über zwei in Serie geschaltete Kondensatoren 86 und 87 an einem nichtinvertierenden Eingang 88 eines zu einem aktiven Filterkreis gehörenden Differenzverstärkers 89, dessen Ausgang 91 über einen Widerstand 92 zu dem Verbindungspunkt der Serienschaltung aus den beiden Kondensatoren 86 und 87 zurückgekoppelt ist. Ferner führt von dem Ausgang 91 eine Serienschaltung aus zwei Widerständen 93 und 94 zu der Schaltungsmasse, während außerdem der Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen 93 und 94 mit einem invertierenden Eingang 95 des Differenzverstärkers 89 verbunden ist. Schließlich liegt noch der nichtinvertierende Eingang 88 über einen Widerstand 96 an der Schaltungsmasse. Die sich daran anschließende zweite Stufe ist grundsätzlich genauso aufgebaut, weshalb dort die Bauelemente mit denselben Bezugszeichen und einem zusätzlichen Apostroph gekennzeichnet sind; eine erneute Beschreibung erübrigt sich somit.In particular, the high-pass filter 13 contains on the input side a differential amplifier 81 with two inputs 82 and 83 , of which the input 83 is connected to the input terminal 14 of the speed measuring device 9 via a separating capacitor 84 and the input 82 via a capacitor 85 to the other signal input 15 . In this way, the frequency signal is tapped as potential difference between the star point 12 of the motor and the artificial star point 16 using the differential amplifier 81 . On the output side, the differential amplifier 81 is connected via two capacitors 86 and 87 connected in series to a non-inverting input 88 of a differential amplifier 89 belonging to an active filter circuit, the output 91 of which is fed back via a resistor 92 to the connection point of the series circuit from the two capacitors 86 and 87 . Furthermore, a series connection of two resistors 93 and 94 leads from the output 91 to the circuit ground, while the connection point between the two resistors 93 and 94 is also connected to an inverting input 95 of the differential amplifier 89 . Finally, the non-inverting input 88 is connected to the circuit ground via a resistor 96 . The subsequent second stage is basically constructed in the same way, which is why the components are identified with the same reference numerals and an additional apostrophe; a new description is therefore unnecessary.

Der Ausgang 91′ des zweiten zu einem aktiven Filter geschalteten Differenzverstärkers 89′ bildet den Ausgang 21 des Hochpaßfilters 13.The output 91 'of the second differential amplifier 89' connected to an active filter ' forms the output 21 of the high-pass filter 13 .

Auch der Tiefpaß 29 ist vorzugsweise als aktives Filter gemäß Fig. 5 aufgebaut. Die Dimensionierung seiner Bauelemente kann der obengenannten Literaturstelle entnommen werden.The low-pass filter 29 is also preferably constructed as an active filter according to FIG. 5. The dimensions of its components can be found in the above-mentioned literature.

Der Tiefpaß 29 enthält als aktives Element einen Differenzverstärker 97 mit einem nicht invertierenden Eingang 98 sowie einem invertierenden Eingang 99 und einem Ausgang 101, der gleichzeitig den Ausgang 32 des Tiefpaß bildet. Von dem Ausgang 101 führt die Serienschaltung aus zwei Widerständen 102 und 103 zur Schaltungsmasse, während die Verbindungsstelle aus den beiden Widerständen 102 und 103 obendrein mit dem invertierenden Eingang 99 verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang 98 liegt hingegen über die Serienschaltung zweier Widerstände 104 und 105 an dem Eingang 31 des Tiefpaß 29 und über einen Kondensator 100 an Masse. Die Verbindungsstelle dieser beiden Widerstände 104 und 105 ist über einen Kondensator 106 zu dem Ausgang 101 gegengekoppelt. The low-pass filter 29 contains, as an active element, a differential amplifier 97 with a non-inverting input 98 and an inverting input 99 and an output 101 , which simultaneously forms the output 32 of the low-pass filter. From the output 101 , the series circuit of two resistors 102 and 103 leads to the circuit ground, while the connection point from the two resistors 102 and 103 is also connected to the inverting input 99 . In contrast, the non-inverting input 98 is connected to the input 31 of the low-pass filter 29 via the series connection of two resistors 104 and 105 and to ground via a capacitor 100 . The junction of these two resistors 104 and 105 is fed back to output 101 via a capacitor 106 .

Infolge der Dimensionierung erhält der Tiefpaß eine Grenzfrequenz von ca. 2 Hz bei Verwendung eines 50-Hz- Netzes.As a result of the dimensioning, the low-pass filter receives one Cut-off frequency of approx. 2 Hz when using a 50 Hz Network.

Während bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bis hin zu dem UND-Gatter 67 eine analoge Signalverarbeitung verwirklicht ist, zeigt Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das aus dem Hochpaß 13 kommende Frequenzsignal bis hin zu dem Setzeingang 69 des RS-Flipflops 71 digital verarbeitet wird. Falls die Anstiegsflanken des Frequenzsignals aus dem Hochpaß 13 zu verschliffen sind, kann gegebenenfalls dem Hochpaß 13 noch der Schmitt-Trigger 24 zur Impulsformung nachgeschaltet werden. Im folgenden wird jedoch davon ausgegangen, daß das Signal an dem Ausgang 25 des Schmitt-Triggers 24 abgegriffen wird.While analog signal processing is implemented in the previously described exemplary embodiments up to the AND gate 67 , FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which the frequency signal coming from the high-pass filter 13 is digitally processed up to the set input 69 of the RS flip-flop 71 . If the rising edges of the frequency signal from the high-pass filter 13 are to be ground, the high-pass filter 13 can optionally be followed by the Schmitt trigger 24 for pulse shaping. In the following, however, it is assumed that the signal at the output 25 of the Schmitt trigger 24 is tapped.

Die in Fig. 6 gezeigte Schaltung nähert mit Hilfe eines Vorwärts-Rückwärtszählers 110 den vorher in dem Differentiator 49 erzeugten Differentialquotienten durch den Differenzquotienten an. Im einzelnen ist die Schaltung folgendermaßen aufgebaut:The circuit shown in FIG. 6 approximates the differential quotient previously generated in the differentiator 49 by means of an up-down counter 110 by the difference quotient. The circuit is structured as follows:

Das Signal aus dem Schmitt-Trigger 24 gelangt in einen Zähleingang 111 des beispielsweise achtstufigen Binärzählers 110. Seine Ausgänge, schematisch durch einen Ausgang 112 veranschaulicht, sind über eine entsprechende Anzahl von Leitungen 113 mit Eingängen 114 eines Binärvergleichers 115 verbunden. Sein Ausgang 116, der ein spezieller der mit 112 bezeichneten Ausgänge ist, liegt an seinem Eingang 117 eines UND-Gatters 118, das noch zwei weitere Eingänge 119 sowie 121 und einen Ausgang 122 aufweist. The signal from the Schmitt trigger 24 reaches a counting input 111 of the eight-level binary counter 110, for example. Its outputs, illustrated schematically by an output 112 , are connected to inputs 114 of a binary comparator 115 via a corresponding number of lines 113 . Its output 116 , which is a special one of the outputs labeled 112 , is connected to its input 117 of an AND gate 118 , which also has two further inputs 119 and 121 and one output 122 .

Der Ausgang 122 führt zu dem Eingang 69 des RS-Flipflop 71. Die dem RS-Flipflop 71 folgende Schaltung entspricht der Schaltung aus Fig. 2.The output 122 leads to the input 69 of the RS flip-flop 71 . The circuit following the RS flip-flop 71 corresponds to the circuit from FIG. 2.

Die Steuerung des Zählers 110 erfolgt mit einer aus einem Taktgenerator 123 getakteten Ablaufsteuerung 124, die insgesamt drei Signalausgänge 125, 126 und 127 sowie einen Rücksetz- oder Normiereingang 128 aufweist, der mit dem Rücksetzeingang 73 des Flipflop 71 verbunden ist. Der Signalausgang 125 steuert einen Zählrichtungseingang 129 des Zählers und ist außerdem mit einem Eingang 131 eines noch einen weiteren Eingang 132 aufweisenden UND-Gatters 133 verbunden.The counter 110 is controlled by a sequence controller 124 clocked from a clock generator 123 , which has a total of three signal outputs 125, 126 and 127 and a reset or normalization input 128 which is connected to the reset input 73 of the flip-flop 71 . The signal output 125 controls a counting direction input 129 of the counter and is also connected to an input 131 of an AND gate 133 which has yet another input 132 .

Der Signalausgang 126 führt über eine entsprechende Leitung zu einem Rücksetzeingang 134 ebenfalls des Zählers 110 und außerdem zu einem Rücksetzeingang 135 eines RS-Flipflops 136. Sein Setzeingang 137 ist mit einem Ausgang 138 des UND-Gatters 133 verschaltet. Der nichtinvertierende Ausgang 139 des RS- Flipflop 136 führt zu dem Eingang 119 des UND-Gliedes 118.The signal output 126 leads via a corresponding line to a reset input 134 also of the counter 110 and also to a reset input 135 of an RS flip-flop 136 . Its set input 137 is connected to an output 138 of the AND gate 133 . The non-inverting output 139 of the RS flip-flop 136 leads to the input 119 of the AND gate 118 .

Die Digitalschaltung arbeitet wie folgt:The digital circuit works as follows:

Nach dem Einschalten der Versorungsspannung gelangt ein Rücksetzimpuls in den Rücksetzeingang 128 und 73 und setzt sowohl die Ablaufsteuerung 124 als auch das RS-Flipflop 71 umgehend zurück. Hierdurch zieht das Relais mit der Magnetwicklung 41 an, während das Relais mit der Magnetwicklung 48 abgefallen bleibt. Dies geschieht wiederum zum Zeitpunkt t₀. Sobald der Motor 1 hinreichend weit hochgelaufen ist, und ein Frequenzsignal erzeugt, das den Hochpaß 13 passieren kann, gelangen die vom Schmitt-Trigger normierten Impulse in den Zähleingang 111.After the supply voltage has been switched on, a reset pulse arrives at the reset inputs 128 and 73 and immediately resets both the sequence controller 124 and the RS flip-flop 71 . As a result, the relay with the magnetic winding 41 picks up, while the relay with the magnetic winding 48 remains released. This happens again at time t ₀ . As soon as the motor 1 has run up sufficiently far and generates a frequency signal that can pass the high-pass filter 13 , the pulses standardized by the Schmitt trigger reach the counting input 111 .

Nach dem Normieren der Ablaufsteuerung 124 gibt diese an ihren Signalausgängen 125, 126 und 127 die in Fig. 7 veranschaulichten periodischen Schaltwellen ab. Zur Erläuterung sei angenommen, daß zunächst der Signalausgang 125, der die Zählrichtung festlegt, auf L liegt. Mit dem Wechsel des Pegels an dem Signalausgang 125 von L nach H erscheint an dem Signalausgang 126 ein kurzer nach H gehender Impuls, der den Zähler 110 sowie das RS-Flipflop 136 zurücksetzt. Hierdurch erscheint ein L-Signal an dem Eingang 119 des UND- Gatters 118, das daraufhin im folgenden zunächst gesperrt ist. Nach dem Abklingen des Rücksetzimpulses an dem Signalausgang 126 beginnt der Zähler 110 die seinem Zähleingang 111 zugeführten Zählimpulse hochzuzählen, da, wie das Schaltwellendiagramm zeigt, seinem Zählrichtungseingang 129 ein H-Signal zugeführt wird.After the sequencer 124 has been normalized, it outputs the periodic switching waves illustrated in FIG. 7 at its signal outputs 125, 126 and 127 . For the sake of explanation, it is assumed that the signal output 125 , which defines the counting direction, is initially low. When the level at signal output 125 changes from L to H, a short pulse going to H appears at signal output 126 , which resets counter 110 and RS flip-flop 136 . As a result, an L signal appears at the input 119 of the AND gate 118 , which is then initially blocked in the following. After the decay of the reset pulse at the signal output 126 of the counter 110 starts to count up its counting input the 111 supplied counts, since, as the switching waveform diagram showing, its counting direction input 129 an H signal is supplied.

Um sicherzustellen, daß nicht bereits bei zu niedrigen Drehzahlen eine Differenzenbildung erfolgt, wird überprüft, ob der Vorwärts-/Rückwärtszähler 110 während des Hochzählens in dem ersten Zeitintervall jeder Periode der Ablaufsteuerung 124 wenigstens bis zu einem vorgegebenen Mindestwert hochgezählt hat. Diese Überprüfung erfolgt mit Hilfe des UND- Gatters 133 sowie des RS-Flipflops 136. Zu diesem Zweck ist der Eingang 132 des UND-Gatters 133 an einem Zählstufenausgang mit entsprechend hoher Wertigkeit angeschlossen, beispielsweise dem Ausgang 141, was bedeutet, daß der Zähler bis mindestens 128 gezählt haben muß. Ist die Drehzahl zu niedrig, wird dieser Zählerstand nicht erreicht und der Ausgang 141 bleibt bei null, so daß über das UND-Gatter 133 das H-Signal an dem Eingang 131 des RS-Flipflop 136 nicht setzen kann. Wenn das RS-Flipflop 136 im rückgesetzten Zustand verbleibt, bleibt auch weiterhin das UND-Gatter 118 gesperrt.In order to ensure that a difference is not already formed at too low speeds, it is checked whether the up / down counter 110 has counted up during the counting up in the first time interval of each period of the sequence controller 124 at least up to a predetermined minimum value. This check is carried out with the aid of the AND gate 133 and the RS flip-flop 136 . For this purpose, the input 132 of the AND gate 133 is connected to a counter stage output with a correspondingly high value, for example the output 141 , which means that the counter must have counted to at least 128 . If the speed is too low, this counter reading is not reached and the output 141 remains at zero, so that the H signal at the input 131 of the RS flip-flop 136 cannot be set via the AND gate 133 . If the RS flip-flop 136 remains in the reset state, the AND gate 118 remains blocked.

Nach einer vorbestimmten Zeit ist das erste Zählintervall beendet und die Ablaufsteuerung ändert den Signalpegel an dem Ausgang 125, wie Fig. 7 zeigt, von H nach L. Der Zähler 110 beginnt jetzt mit den seinem Zähleingang 111 weiterhin zugeführten Impulsen rückwärts- bzw. leergezählt zu werden. Kurz vor dem Ende des zweiten Zählintervalls, das dieselbe zeitliche Länge aufweist wie das erste Zählintervall, gibt die Ablaufsteuerung 124 an ihrem Signalausgang 127 einen kurzen, von L nach H gehenden Impuls an den Eingang 121 des UND-Gatters 118. Da beim vorhergehenden ersten Zählintervall kein größerer Zählerstand als 127 erreicht wurde, blieb das RS-Flipflop 136 ungesetzt, so daß trotz des H-Signals an dem Eingang 121 das UND-Gatter 118 gesperrt bleibt. Das RS-Flipflop 71 bleibt damit ebenfalls zurückgesetzt.After a predetermined time, the first counting interval has ended and the sequence control changes the signal level at the output 125 , as shown in FIG. 7, from H to L. The counter 110 now begins counting downward or empty counting with the pulses which are still fed to its counting input 111 will. Shortly before the end of the second counting interval, which has the same length in time as the first counting interval, the sequence controller 124 outputs a short pulse from L to H at its signal output 127 to the input 121 of the AND gate 118 . Since the previous first count interval did not reach a count greater than 127 , the RS flip-flop 136 remained unset, so that the AND gate 118 remains blocked despite the H signal at the input 121 . The RS flip-flop 71 also remains reset.

Am Ende des zweiten Zählintervalls wechselt der Signalausgang 125 wiederum von L nach H und es beginnt ein weiteres erstes Zählintervall. Gleichzeitig mit diesem Wechsel entsteht an dem Signalausgang 126 ein kurzer Rücksetzimpuls, der den Zähler 110 auf null zurückstellt. Sobald der Rücksetzimpuls abgeklungen ist, beginnt der Zähler 110 erneut die seinem Zähleingang 111 zugeführten Impulse zu zählen. At the end of the second counting interval, signal output 125 changes from L to H again and another first counting interval begins. Simultaneously with this change, a short reset pulse occurs at signal output 126 , which resets counter 110 to zero. As soon as the reset pulse has subsided, the counter 110 begins to count the pulses supplied to its counter input 111 again.

Es sei jetzt angenommen, daß der Motor 1 so weit hochgelaufen ist, daß innerhalb des ersten Zählintervalls mehr als 127 Impulse von dem Zähler 110 gezählt werden können. Sobald der 128. Impuls erreicht ist, wechselt der Ausgang 141 von L nach H und gibt das UND-Gatter 133 frei, dessen mit dem Zählrichtungseingang 129 verbundener Eingang 131 ebenfalls auf H liegt. Hierdurch wird das RS-Flipflop 136 an seinem Setzeingang 137 gesetzt und bleibt auch in diesem Zustand, wenn während des ersten Zählintervalls das jeweils 128 Zählimpulsen entsprechende Bit des Zählers 110 wieder von H nach L wechselt. Durch das Setzen des RS-Flipflops 136 wird der Eingang 119 des UND-Gatters 118 freigegeben, das jedoch nach wie vor über den Eingang 121 gesperrt bleibt. Der Abtastimpuls aus dem Signalausgang 127 ist nämlich bisher noch nicht erschienen.It is now assumed that the motor 1 has run up so far that more than 127 pulses can be counted by the counter 110 within the first counting interval. As soon as the 128th pulse is reached, the output 141 changes from L to H and releases the AND gate 133 , whose input 131 connected to the counting direction input 129 is also at H. As a result, the RS flip-flop 136 is set at its set input 137 and also remains in this state if, during the first counting interval, the bit of the counter 110 corresponding to 128 counts changes again from H to L. By setting the RS flip-flop 136 , the input 119 of the AND gate 118 is released, but this still remains blocked via the input 121 . The sampling pulse from the signal output 127 has not yet appeared.

Am Ende des ersten Zählintervalls schaltet die Ablaufsteuerung 124, wie vorher beschrieben, den Signalpegel von H nach L um, womit umgehend der Zähler 110 rückwärts zu zählen beginnt. Da der Motor 1 am Hochlaufen ist, muß, gleiche Länge des ersten und des zweiten Zählintervalls vorausgesetzt, während des zweiten Zählintervalls eine höhere Anzahl von Impulsen bei dem Zähler 110 eintreffen als während des ersten Zählintervalls, d. h. der Zähler 110 zählt während des zweiten Intervalls über den Zählerstand null hinweg. Wie weit der Zähler über null in den negativen Bereich zählt, hängt davon ab, wie stark die Drehzahländerung bzw. die Beschleunigung des Ankers noch ist. At the end of the first count interval, the sequencer 124 switches the signal level from H to L, as previously described, whereby the counter 110 immediately begins to count down. Since the motor 1 is ramping up, assuming the same length of the first and the second counting interval, a higher number of pulses must arrive at the counter 110 during the second counting interval than during the first counting interval, ie the counter 110 counts up during the second interval the counter reading zero. How far the counter counts above zero in the negative range depends on how strong the speed change or the acceleration of the armature is still.

Der jeweils erreichte Zählerstand wird kontinuierlich mit Hilfe des Binärvergleichers 115 mit einer festen Binärzahl verglichen. Sobald die feste vorgegebene Binärzahl betragsmäßig kleiner ist als der jeweils aktuelle Zählerstand, wechselt der Ausgang 116 von L nach H.The counter reading reached is continuously compared with the binary comparator 115 with a fixed binary number. As soon as the fixed binary number is smaller than the current meter reading, output 116 changes from L to H.

Ob dieser Zustand während des Rückwärtszählens erreicht wird, wird mit Hilfe des Abtastimpulses an dem Signaleingang 127 abgefragt.The sampling pulse at signal input 127 inquires whether this state is reached during the countdown.

Dieser Abtastimpuls erscheint, wie vorher dargelegt, am Ende des jeweils zweiten Zählintervalls und schaltet den Eingang 121 von L nach H. Da, wie vorher erläutert, auch der Eingang 119 auf H liegt, hängt die Zustandsänderung an dem Ausgang 122 nur davon ab, ob der mit dem Binärvergleicher 115 ermittelte Zählerstandsrest klein genug geworden ist. Bei konstanter Drehzahl würde der Zähler 110 wieder bis auf null ±1 Digit zurückgezählt sein.As previously explained, this sampling pulse appears at the end of the second counting interval and switches input 121 from L to H. Since, as explained above, input 119 is also high, the change in state at output 122 depends only on whether the remainder of the counter value determined with the binary comparator 115 has become small enough. At constant speed, counter 110 would be counted back down to zero ± 1 digit.

Sobald der Zählerstandsrest klein genug geworden ist, gibt der Binärvergleicher 115 auch den Eingang 117 frei und das RS-Flipflop 71 wird gesetzt. Daraufhin werden die Schaltersätze 5 und 6, wie vorher beschrieben, umgesteuert.As soon as the counter reading has become small enough, the binary comparator 115 also enables the input 117 and the RS flip-flop 71 is set. Thereupon, the switch sets 5 and 6 are reversed as previously described.

Fig. 8 zeigt schließlich die Möglichkeit, das Frequenzsignal abzuleiten, wenn der Motor 1 fest im Dreieck geschaltet ist und kein Tachogenerator 75 verwendet werden soll. In einem derartigen Fall werden zum Anlassen des Motors 1 üblicherweise Vorwiderstände 141, 142 und 143 verwendet, die zwischen die Netzphase R, S oder T und den jeweiligen Anschluß, d. h. Verbindungspunkt zwischen zwei benachbarten Wicklungen 2, 3, 4, geschaltet sind. Nach dem Hochlaufen werden die Vorwiderstände 141, 142 und 143 über entsprechende Schalter, beispielsweise des Schaltersatzes 5, kurzgeschlossen. Fig. 8 shows the possibility to derive the frequency signal when the motor 1 is fixedly connected in delta and no tacho generator is to be used 75 miles. In such a case, series resistors 141, 142 and 143 are usually used to start the engine 1 , which are connected between the line phase R, S or T and the respective connection, ie the connection point between two adjacent windings 2, 3, 4 . After startup, the series resistors 141, 142 and 143 are short-circuited via corresponding switches, for example the switch set 5 .

Um das Frequenzsignal zu erzeugen, liegt in jeder der Motorzuleitungen in Serie mit dem Schutzwiderstand 121 bzw. der Schalterstrecke des entsprechenden Schaltersatzes 5 eine Primärwicklung 144, 145 und 146 von entsprechenden Stromwandlern, deren Sekundärwicklungen 147, 148 und 149, wie Fig. 8 zeigt, im Stern geschaltet sind. Die anderen Enden der Sekundärwicklungen 147, 148 und 149 sind, wie Fig. 8 zeigt, mit den freien Enden der ebenfalls zum Stern geschalteten Widerstände 17, 18 und 19 verdrahtet, die jedoch nich mehr, wie vorher, mit den Netzphasen verbunden sind. Es wird auf diese Weise der Sternpunkt 12 erzeugt, der von der Zusammenschaltung der Sekundärwicklungen 147, 148 und 149 gebildet ist.In order to generate the frequency signal, there is a primary winding 144, 145 and 146 of corresponding current transformers, the secondary windings 147, 148 and 149 of which are shown in FIG. 8 in each of the motor supply lines in series with the protective resistor 121 or the switch path of the corresponding switch set 5 , are connected in a star. The other ends of the secondary windings 147, 148 and 149 are, like., Fig 8 with the free ends of the likewise connected to the star resistors 17, 18 and 19 wired, but not anymore, as before, are connected to the power phases. In this way, the star point 12 is generated, which is formed by the interconnection of the secondary windings 147, 148 and 149 .

Claims (15)

1. Selbsttätig arbeitende Anlaß-Umschalteinrichtung für Motoren mit mehreren an unterschiedlichen Phasen einer mehrphasigen Stromversorgungseinrichtung anschließbaren Wicklungen, mit wenigstens einem steuerbaren mehrpoligen Schaltersatz, über den die Wicklungen entsprechend der jeweiligen Betriebsart Stern, Dreieck oder Stern bzw. Dreieck mit Anlaßwiderständen untereinander bzw. mit den Phasen der Stromversorgungseinrichtung verbindbar sind, sowie mit einer Steuerschaltung zum Steuern des Schaltzustandes des Schaltersatzes, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (8) eine Drehzahlmeßeinrichtung (9, 75, 110), die ein zumindest in einem die Nenndrehzahl des Motors enthaltenden zusammenhängenden Drehzahlbereich der Motordrehzahl wenigstens angenähert proportionales Meßsignal erzeugt, sowie eine Vergleichsschaltung (11, 115) aufweist, von der ein Eingang (35, 63) mit einem festen Referenzsignal und deren anderer Eingang (33, 62, 114) mit einem aus dem Meßsignal abgeleiteten Steuersignal beaufschlagt ist. 1. Automatic starting switching device for motors with several windings that can be connected to different phases of a multi-phase power supply device, with at least one controllable multi-pole switch set, via which the windings in accordance with the respective operating mode star, triangle or star or triangle with starting resistances with one another or with Phases of the power supply device can be connected, as well as with a control circuit for controlling the switching state of the switch set, characterized in that the control circuit ( 8 ) has a speed measuring device ( 9, 75, 110 ) which provides a continuous speed range of the motor speed in at least one of the nominal speed of the motor generates at least approximately proportional measurement signal, and has a comparison circuit ( 11, 115 ), of which one input ( 35, 63 ) with a fixed reference signal and the other input ( 33, 62, 114 ) with one from the measurement signal nal derived control signal is applied. 2. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (U₃₂) unmittelbar von dem Meßsignal gebildet ist, und daß das Referenzsignal (U_{ref I}) eine Größe aufweist, die der Größe des Steuersignals (U₃₂) beim Erreichen derjenigen Drehzahl entspricht, die bei gegebener Belastbarkeit der Stromversorgungseinrichtung (R, S, T) ein Umschalten aus der Anlaß- in die Betriebsstellung bzw. aus der Stern- in die Dreieckschaltung zuläßt.2. Switching device according to claim 1, characterized in that the control signal (U ₃₂ ) is formed directly from the measurement signal and that the reference signal (U _{ref I} ) has a size which is the size of the control signal (U ₃₂ ) when that speed is reached corresponds to that, given the load capacity of the power supply device (R, S, T), allows switching from the starting position to the operating position or from the star connection to the delta connection. 3. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (8) zwischen der Drehzahlmeßeinrichtung (9) und der Vergleichsschaltung (11) eine Differenzierschaltung (49) enthält, die das Meßsignal (U₃₂) nach der Zeit differenziert, derart, daß das Steuersignal (U₅₅) das nach der Zeit differenzierte Meßsignal (U₃₂) ist, und daß das Referenzsignal (U_{ref II}) eine Größe aufweist, die der Größe des Steuersignals (U₅₅) entspricht, bei der die Drehzahländerung beim Anlaufen des Motors unter einem vorgegebenen Wert bleibt.3. Switching device according to claim 1, characterized in that the control circuit ( 8 ) between the speed measuring device ( 9 ) and the comparison circuit ( 11 ) contains a differentiating circuit ( 49 ) which differentiates the measuring signal (U ₃₂ ) according to the time, such that the control signal (U ₅₅ ) is the time-differentiated measurement signal (U ₃₂ ), and that the reference signal (U _{ref II} ) has a size which corresponds to the size of the control signal (U ₅₅ ) at which the speed change when the motor starts remains below a predetermined value. 4. Umschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (U₃₂, U₅₅) ein kontinuierliches Signal ist, dessen Amplitude die Information enthält.4. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement signal (U ₃₂ , U ₅₅ ) is a continuous signal, the amplitude of which contains the information. 5. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal ein Frequenzsignal ist, wobei die Frequenz die Information enthält. 5. Switching device according to claim 1, characterized characterized in that the measurement signal is a frequency signal where the frequency is the information contains.   6. Umschalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (11) einen Sperreingang (33) aufweist, durch den die Umschaltung aus der Anlaßstellung des Schaltersatzes (5, 6) in die Betriebsstellung des Schaltersatzes (5, 6) sperrbar ist.6. Switching device according to claim 3, characterized in that the comparison circuit ( 11 ) has a lock input ( 33 ) through which the switch from the starting position of the switch set ( 5, 6 ) into the operating position of the switch set ( 5, 6 ) can be blocked. 7. Umschalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Sperreingang (33) zugeführte Signal das Meßsignal (U₃₂) ist.7. Switching device according to claim 6, characterized in that the lock input ( 33 ) supplied signal is the measurement signal (U ₃₂ ). 8. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlmeßeinrichtung einen mit dem Motor (1) gekuppelten Drehzahlgeber (75) enthält, der an seinem Ausgang (76, 77) das Meßsignal abgibt.8. Switching device according to claim 1, characterized in that the speed measuring device contains a speed sensor ( 75 ) coupled to the motor ( 1 ) which outputs the measuring signal at its output ( 76, 77 ). 9. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlmeßeinrichtung (9) eine Filterschaltung enthält, die an ihrem Ausgang (32) das Meßsignal (U₃₂) abgibt und an deren Eingang (15, 16) das Differenzsignal zwischen einem Bezugspotential sowie der Spannung an dem von der Stromversorgungeinrichtung getrennten Sternpunkt (12) der im Stern geschalteten Wicklungen (2, 3, 4) des Motors (1) liegt.9. Switching device according to claim 1, characterized in that the speed measuring device ( 9 ) contains a filter circuit which outputs the measurement signal (U ₃₂ ) at its output ( 32 ) and at its input ( 15, 16 ) the difference signal between a reference potential and the Voltage is at the star point ( 12 ) of the windings ( 2, 3, 4 ) of the motor ( 1 ) which is separated from the power supply device. 10. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlmeßeinrichtung (9) eine Filterschaltung enthält, die an ihrem Ausgang (32) das Meßsignal (U₃₂) abgibt und an deren Eingang (14, 15) das Differenzsignal zwischen einem Bezugspotential sowie der Spannung an dem von der Stromversorgungseinrichtung getrennten Sternpunkt (12) von sekundärseitig im Stern geschalteten Stromwandlern (144 bis 149) liegt, die primärseitig in den Zuleitungen zu den Wicklungen (2, 3, 4) liegen.10. Switching device according to claim 1, characterized in that the speed measuring device ( 9 ) contains a filter circuit which outputs the measurement signal (U ₃₂ ) at its output ( 32 ) and at its input ( 14, 15 ) the difference signal between a reference potential and the Voltage at the star point ( 12 ) separated from the power supply device by current transformers ( 144 to 149 ) connected on the secondary side, which are located on the primary side in the feed lines to the windings ( 2, 3, 4 ). 11. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung (9) eingangsseitig ein Hochpaßfilter (13) mit einer Grenzfrequenz aufweist, die bei einem Mehrfachen der Grundfrequenz der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung (R, S, T) liegt, und daß die Filterschaltung (9) ferner eine dem Hochpaßfilter (13) nachgeschaltete Impulsformerschaltung (24, 27) enthält, die aus dem eingespeisten Frequenzsignal Impulse mit gleicher Amplitude und einer dem Frequenzsignal entsprechenden Folgefrequenz erzeugt.11. Switching device according to claim 1, 9 or 10, characterized in that the filter circuit ( 9 ) on the input side has a high-pass filter ( 13 ) with a cutoff frequency which is at a multiple of the fundamental frequency of the output voltage of the power supply device (R, S, T), and that the filter circuit ( 9 ) further contains a pulse shaping circuit ( 24, 27 ) connected downstream of the high-pass filter ( 13 ), which generates pulses with the same amplitude and a repetition frequency corresponding to the frequency signal from the frequency signal fed in. 12. Umschalteinrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzier- und/ oder die Vergleichsschaltung (110, 115) Digitalschaltungen sind.12. Switching device according to claims 2 or 3, characterized in that the differentiating and / or the comparing circuit ( 110, 115 ) are digital circuits. 13. Umschalteinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierschaltung von einem mittels einer Ablaufsteuerung (124) gesteuerten Vorwärts-/ Rückwärtszähler (110) gebildet ist, der periodisch nach dem Rücksetzen auf einen Anfangswert während jeweils eines ersten Zählintervalls jeder Periode mit den Impulsen des Meßsignals vorwärts- und während des jeweils folgenden zweiten gleich langen Zählintervalls jeder Periode mit den Impulsen des Meßsignals rückwärtsgezählt wird, daß der in dem Zähler (110) nach dem jeweils zweiten Zählintervall jeder Periode verbliebene Rest das Steuersignal bildet, das in einer digitalen Vergleichsschaltung (115) mit einem digitalen Referenzsignal verglichen wird, und daß in einer zweiten Vergleichsschaltung (133, 136) der Zählerstand auf Überschreiten eines vorgegebenen Mindestwertes am Ende des ersten Zählintervalles geprüft wird, derart, daß beim Unterschreiten des Mindestwertes das zweite Zählintervall übersprungen oder die Überprüfung des Zählerstandswertes nach dem zweiten Zählintervall unterdrückt wird.13. Switching device according to claim 12, characterized in that the differentiating circuit is formed by an up / down counter ( 110 ) controlled by means of a sequence control ( 124 ), which periodically after the reset to an initial value during a first counting interval of each period with the pulses of the measurement signal is counted upwards and during the subsequent second equally long counting interval of each period with the pulses of the measurement signal that the remainder remaining in the counter ( 110 ) after the second counting interval of each period forms the control signal which is transmitted in a digital comparison circuit ( 115 ) is compared with a digital reference signal, and that in a second comparison circuit ( 133, 136 ) the count is checked for exceeding a predetermined minimum value at the end of the first counting interval, such that when the minimum value is undershot, the second counting interval vall is skipped or the check of the meter reading after the second count interval is suppressed. 14. Umschalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung (9) eingangsseitig ein Hochpaßfilter (13) mit einer Grenzfrequenz aufweist, die bei einem Mehrfachen der Grundfrequenz der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung (R, S, T) liegt, und daß der Filterschaltung (9) eine dem Hochpaßfilter (13) nachgeschaltete Frequenz-Spannungswandler-Schaltung (23) nachfolgt, die an ihrem Ausgang (32) das Meßsignal (U₃₂) abgibt.14. Switching device according to claim 4, characterized in that the filter circuit ( 9 ) on the input side has a high-pass filter ( 13 ) with a cutoff frequency which is at a multiple of the fundamental frequency of the output voltage of the power supply device (R, S, T), and that the filter circuit ( 9 ) is followed by a frequency-voltage converter circuit ( 23 ) connected downstream of the high-pass filter ( 13 ), which outputs the measurement signal (U ₃₂ ) at its output ( 32 ). 15. Umschalteinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierschaltung (49) eine Analogschaltung ist.15. Switching device according to claim 14, characterized in that the differentiating circuit ( 49 ) is an analog circuit.