DE1125047B

DE1125047B - Arrangement for controlling a magnetic amplifier as a function of the speed and the direction of rotation of an asynchronous motor with slip ring runner

Info

Publication number: DE1125047B
Application number: DEF19566A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilfried Fritzsche
Original assignee: WILFRIED FRITZSCHE DR ING
Current assignee: WILFRIED FRITZSCHE DR ING
Priority date: 1956-02-20
Filing date: 1956-02-20
Publication date: 1962-03-08

Description

Anordnung zur Steuerung eines Magnetverstärkers in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Drehrichtung eines Asynchronmotors mit Schleifringläufer Die Drehzahl von Asynchronmotoren mit Schleifringläufern kann man bekanntlich unter Zugrundelegung des Schlupfes regeln, da dieser eine Funktion der Drehzahl des Motors ist. Dabei tritt die Forderung auf, den Schlupf zu messen. Dieser Messung kann man z. B. die im Läuferstromkreis induzierte Spannung oder den durch sie durch die Läuferwicklung getriebenen Strom zugrunde legen, da der Schlupf proportional der Frequenz dieser Größen ist. Um diese Frequenz außerhalb des Läuferstromkreises zur Verfügung zu haben, muß eine dieser beiden Größen auf ein außerhalb dieses Kreises liegendes Meßglied abgebildet werden. Diese Abbildung wird bisher mit normalen Wandlern durchgeführt. Dabei ist es jedoch nicht möglich, außer der Drehzahl auch die Drehrichtung mit zu erfassen. Besonders für Drehzahl-und Drehmomentregelungen ist aber in vielen Fällen die Kenntnis der Drehrichtung außer der Drehzahl erforderlich. Dies gilt insbesondere bei Regelanordnungen mit Rückführung.Arrangement for controlling a magnetic amplifier as a function of the speed and direction of rotation of an asynchronous motor with slip ring rotor As is known, the speed of asynchronous motors with slip ring rotors can be found under Regulate on the basis of the slip, as this is a function of the speed of the motor is. The requirement arises to measure the slip. You can do this measurement z. B. the voltage induced in the rotor circuit or through it through the rotor winding driven current, since the slip is proportional to the frequency of this Sizes is. To make this frequency available outside of the rotor circuit one of these two quantities must be linked to an outside of this circle Measuring element are mapped. This mapping has so far been carried out with normal converters. However, it is not possible to include the direction of rotation in addition to the speed capture. Especially for speed and torque controls is in many In cases it is necessary to know the direction of rotation in addition to the speed. this applies especially in the case of control arrangements with feedback.

Es ist bereits eine Anordnung bekanntgeworden, die zur Gewinnung einer von der Drehzahl eines Drehstrom-Schleifringläufermotors abhängigen Spannung im Läuferstromkreis einen Transformator mit Mittelanzapfung für eine Phase vorsieht, an deren Sekundärwicklung eine von der Schlupffrequenz abhängige Spannung auftritt. In weiteren Anordnungen wurde der Transformator im Sekundärstromkreis des Drehstrommotors in drei Einzeltransformatoren aufgeteilt. Derartige Ausführungen weisen teilweise in jeder Zuleitung der Transformatorprimärwicklungen einen zwischengeschalteten Kondensator auf. Diesen bekanntgewordenen Anordnungen ist jedoch nicht die Überlagerung der Meßgrößen für die Drehzahl und die Drehrichtun,@@ zu entnehmen. Eine derartige erfindungsgemäße U berlagerung ermöglicht jedoch - vorteilhafterweise die unmittelbare Steuerung eines magnetischen Verstärkers.It has already become known an arrangement that is used to obtain a Voltage im dependent on the speed of a three-phase slipring motor Rotor circuit provides a transformer with center tap for one phase, a voltage dependent on the slip frequency occurs at the secondary winding. In other arrangements, the transformer was in the secondary circuit of the three-phase motor divided into three individual transformers. Such designs partially have in each feed line of the transformer primary windings an interposed one Capacitor on. However, it is not the superposition of these arrangements that have become known of the measured variables for the speed and the direction of rotation, @@. Such a one However, superposition according to the invention enables - advantageously the immediate Control of a magnetic amplifier.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines magnetischen Verstärkers in Abhängigkeit von der Drehzahl und Drehrichtung eines Asynchronmotors mit Schleifringläufer, bei der als Meßgröße für die Drehzahl eine von der Schlupffrequenz abhängige Spannung dient, die durch Gleichrichtung von an den Sekundärseiten in dem Läuferstromkreis liegender sättigbarer Übertragungsdrosselspulen mit wenigstens annähernd rechteckiger Magnetisierungskurve auftretenden Spannungen gewonnen wird, und die MeßgröBe für die Drehrichtung aus einer Drehfeldrichtungsmeßanordnung abgeleitet ist, die an der den Motor speisenden Spannung und einer gleichfrequenten Vergleichswechselspannung liegt und eine Gleichspannung abgibt, deren Richtung von der Drehrichtung abhängt. Erfindungsgemäß speist diese Gleichspannung eine Steuerwicklung des magnetischen Verstärkers und ist über eine Gleich richterweiche mit stets gleicher Polarität an einen Widerstand geführt, der im Gleichstromkreis der Gleichrichter liegt, die die von der Drehzahl abhängige Spannung, welche kleiner gewählt ist als die der Drehrichtung entsprechende Spannung, abgeben, und mit diesem Widerstand sind zwei weitere Steuerwicklungen des magnetischen Verstärkers verbunden, die entgegengesetzten Wirkungssinn haben und über Gleichrichter gleicher Durchlaßrichtung an verschiedene Seiten derGleichrichterweiche angeschlossen sind.The invention relates to an arrangement for controlling a magnetic Amplifier depending on the speed and direction of rotation of an asynchronous motor with slip ring rotor, in which one of the slip frequency is used as the measured variable for the speed dependent voltage is used, which by rectification of the secondary sides in the rotor circuit lying saturable transmission inductors with at least voltages occurring approximately in a rectangular magnetization curve are obtained, and the measured variable for the direction of rotation is derived from a rotary field direction measuring arrangement is that of the voltage supplying the motor and a comparative AC voltage of the same frequency and emits a direct voltage, the direction of which depends on the direction of rotation. According to the invention, this DC voltage feeds a control winding of the magnetic Amplifier and is via a rectifier switch with always the same polarity led to a resistor in the DC circuit of the rectifier, which the voltage dependent on the speed, which is selected to be smaller than that of the Direction of rotation corresponding voltage, emit, and with this resistance are two further control windings of the magnetic amplifier connected, the opposite Have a sense of effect and have the same conduction direction via rectifiers to different ones Sides of the rectifier switch are connected.

Zweckmäßig schließt man an die sekundärseitigen Übertragungsdrosselspulen in bekannter Weise spannungsabhängige Widerstände an, um das Auftreten von Überspannungen an den die Sekundärspannung der Drosselspulen gleichrichtenden Gleichrichtern zu verhindern. Es ist bei dieser Anordnung nicht unbedingt nötig, für jede Läuferphase eine besondere Übertragungsdrosselspule vorzusehen; vielmehr können auch mehrere Läuferphasen auf eine Übertragungsdrosselspule wirken.It is expedient to connect voltage-dependent resistors to the secondary-side transmission inductors in a known manner in order to prevent overvoltages from occurring in the rectifiers that rectify the secondary voltage of the inductors. With this arrangement it is not absolutely necessary to provide a special transmission inductor for each rotor phase; rather, several rotor phases can also act on one transmission inductor.

Der auf diese Weise gewonnenen resultierenden, von der Drehzahl abhängigen Ausgangsspannung der Übertragungsdrosselspulen kann auf einfache Weise, um auch die Drehrichtung zu erfassen, eine drehfeldrichtungsabhängige Spannung überlagert werden. Eine besonders vorteilhafte drehzahl- und drehfeldrichtungsabhängige Einwirkung der Meßgrößen auf eine Anordnung zur Drehzahlregelung des Motors ergibt sich, wenn man die der Drehzahl und die der Drehfeldrichtung proportionalen Spannungen über Gleichrichterweichen den Steuerwicklungen eines im Regelkreis enthaltenen magnetischen Verstärkers zuführt. Über diesen magnetischen Verstärker kann beispielsweise auch die Rückführung einer der Drehzahl- und der Drehrichtung proportionalen Größe erfolgen. Will man die Meßgrößen nur einem Meßinstrument zuführen, so ist die Verwendung von Meßinstrumenten mit unterdrücktem Nullpunkt oder mit Nullage am Ende der Skala vorteilhaft.The resulting, obtained in this way, depends on the speed Output voltage of the transmission reactors can be easy to order too to detect the direction of rotation, a voltage dependent on the direction of the rotating field is superimposed will. A particularly advantageous effect that is dependent on the speed and the direction of the rotating field of the measured variables on an arrangement for regulating the speed of the motor results when the voltages proportional to the speed and the direction of the rotating field are transferred Rectifiers switch to the control windings of a magnetic contained in the control circuit Amplifier feeds. This magnetic amplifier can also be used, for example the feedback of a variable proportional to the speed and the direction of rotation take place. If you want to feed the measured quantities to only one measuring instrument, then you should use Measuring instruments with suppressed zero point or with zero position at the end of the scale are advantageous.

Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. An ein Drehstromnetz 1 ist ein Asynchronmotor 2 mit Schleifringläufer angeschlossen. Die Läuferwicklungen sind mit den Widerständen 3 verbunden, deren Größe zur Beeinflussung der Drehzahl änderbar ist. In diesen Läuferstromkreis sind Übertragungsdrosselspulen 4 eingeschaltet. An den Sekundärseiten der Übertragungsdrosselspulen 4 liegen spannungsabhängige Schutzwiderstände 8 und parallel zu diesen gleichstromseitig in Reihe geschaltete Vollweggleichrichter 9, 10 und 11. Die -an dieser Reihenschaltung auftretende Spannung liegt an einem Widerstand 12. Sie ist vom Schlupf und damit auch von der Drehzahl des Motors abhängig.An embodiment of an arrangement according to the invention is shown in the drawing. An asynchronous motor 2 with a slip ring rotor is connected to a three-phase network 1. The rotor windings are connected to the resistors 3, the size of which can be changed to influence the speed. Transmission reactors 4 are switched on in this rotor circuit. On the secondary sides of the transmission inductors 4 there are voltage-dependent protective resistors 8 and full-wave rectifiers 9, 10 and 11 connected in series parallel to these on the DC side addicted.

Die Übertragungsdrosselspulen sind mit Ringkernen versehen. Die Dreiphasenschaltung ist zur Verminderung des Oberwellengehaltes gewählt. Die erforderliche drehfeldrichtungsabhängige Spannung wird aus der Phasenfolgeschaltung 13 gewonnen, die an zwei Leiter des den Asynchronmotor speisenden Netzes angeschlossen ist und über die Klemmen 14 von einer konstanten Wechselstromquelle gespeist wird. Die an den Klemmen 14 abgreifbare netzfrequente Spannung ist größer als die verkettete Spannung zwischen zwei Leitern des Drehstromnetzes 1 und ist gegen diese verkettete Spannung um 90` phasenverschoben. Den Wechselstromquellen 1 und 14 werden über die Gleichrichter 15 zwei entgegengesetzt gepolte Gleichspannungen entnommen, deren resultierende Größe und Polarität von der Drehfeldrichtung abhängt. Diese resultierende Gleichspannung liegt am Kondensator 16 und führt über die aus den Gleichrichtern 17 und 18 bestehende Gleichrichterweiche zu der geforderten drehfeldrichtungsabhängigen Vormagnetisierungskomponente. Zu diesem Zweck wird die Spannung am Kondensator 16 so bemessen, daß sie größer ist als die von der Drehzahl abhängige Spannung am Widerstand 12.The transmission reactors are provided with toroidal cores. The three-phase circuit is chosen to reduce the harmonic content. The required rotating field direction-dependent voltage is obtained from the phase sequence circuit 13, which is connected to two conductors of the mains supplying the asynchronous motor and is fed via the terminals 14 from a constant alternating current source. The line-frequency voltage that can be tapped off at the terminals 14 is greater than the line-to-line voltage between two conductors of the three-phase network 1 and is 90 'out of phase with this line-to-line voltage. Two oppositely polarized direct voltages are taken from the alternating current sources 1 and 14 via the rectifier 15 , the resulting magnitude and polarity of which depends on the direction of the rotating field. This resulting DC voltage is applied to the capacitor 16 and leads via the rectifier switch consisting of the rectifiers 17 and 18 to the required bias component that is dependent on the direction of the rotating field. For this purpose, the voltage across the capacitor 16 is dimensioned in such a way that it is greater than the voltage across the resistor 12, which is dependent on the speed.

Die drehzahl- und die drehfeldrichtungsabhängige Vormagnetisierung, über die die Einwirkung der Meßgrößen z. B. auf eine Anordnung zur Regelung der Drehzahl des Asynchronmotors 2 erfolgt, geschieht über die Steuerwicklungen 5, 6 und 7 eines nicht im einzelnen dargestellten magnetischen Verstärkers. Diese Steuerwicklungen sind dabei so ausgebildet, daß die Wicklungen 5 und 6 Vormagnetisierungen des nicht dargestellten magnetischen Verstärkers in entgegengesetzter Richtung und die Wicklungen 6 und 7 in gleicher Richtung bewirken. Diese Steuerwicklungen müssen für jede der Arbeitswicklungen des magnetischen Verstärkers vorhanden sein. Den Steuerwicklungen 5 und 6 sind noch die Gleichrichter 19 und 20 gleicher Durchlaßrichtung vorgeschaltet, um eine bestimmte Stromrichtung in den Steuerwicklungen sicherzustellen. Ist die Polarität der drehfeldrichtungsabhängigen Spannung am Kondensator 16 so, daß ein durch sie bewirkter Strom über den Gleichrichter 17 fließt, so wird dieser Strom seinen Weg über die Steuerwicklung 6 und den Gleichrichter 19 nehmen. Die Steuerwicklung 6 bewirkt also eine drehfeldrichtungsabhängige Vormagnetisierung in einer bestimmten Richtung. Ist die Spannung am Kondensator 16 so gepolt, daß der durch sie bewirkte Strom über den Gleichrichter 18 fließt, so erfolgt die zusätzliche drehfeldrichtungsabhängige Vormagnetisierung des nicht dargestellten magnetischen Verstärkers über die Steuerwicklung 5 und den Gleichrichter 20 in entgegengesetzter Richtung. Außer durch diese drehfeldrichtungsabhängige Vormagnetisierungen wird der magnetische Verstärker über die am Widerstand 12 liegende Spannung drehzahlabhängig vormagnetisiert. Die Aufgabe der Steuerwicklung 7 ist es dabei, bei Stillstand des Läufers die resultierende Magnetisierung der Steuerwicklungen 5, 6 und 7 auf Null zu bringen. Dadurch wird sichergestellt, daß die resultierende Magnetisierung der Steuerwicklungen stets drehfeldrichtungsabhängig proportional der Läuferdrehzahl ist. Die durch sie bewirkte Beeinflussung des magnetischen Verstärkers kann dann in bekannter Weise für die zu lösenden Steuer- oder Regelaufgaben herangezogen werden.The speed-dependent and the rotating-field direction-dependent premagnetization, on which the action of the measured variables z. B. on an arrangement for regulating the The speed of the asynchronous motor 2 takes place via the control windings 5, 6 and 7 a magnetic amplifier not shown in detail. These control windings are designed so that the windings 5 and 6 do not bias the illustrated magnetic amplifier in the opposite direction and the windings 6 and 7 effect in the same direction. These control windings need to be applied to each of the There must be working windings of the magnetic amplifier. The tax windings 5 and 6 are the rectifiers 19 and 20 upstream of the same forward direction, to ensure a certain current direction in the control windings. Is the Polarity of the rotating field direction-dependent voltage on capacitor 16 so that a current caused by them flows through the rectifier 17, this current becomes take its way via the control winding 6 and the rectifier 19. The control winding 6 thus causes a bias magnetization dependent on the direction of the rotating field in a certain Direction. Is the voltage on the capacitor 16 polarized so that it caused Current flows through the rectifier 18, the additional direction of rotation is dependent on the direction of rotation Pre-magnetization of the magnetic amplifier, not shown, via the control winding 5 and the rectifier 20 in the opposite direction. Except for this rotating field direction-dependent The magnetic amplifier becomes premagnetized via the one at the resistor 12 Voltage premagnetized depending on the speed. The task of the control winding 7 is Thereby, when the rotor comes to a standstill, the resulting magnetization of the control windings Bring 5, 6 and 7 to zero. This will ensure that the resulting The magnetization of the control windings is always proportional to the direction of rotation of the field is the rotor speed. The effect they have on the magnetic amplifier can then be used in a known manner for the control or regulation tasks to be solved will.

Claims

PATENT CLAIM: Arrangement for controlling a magnetic amplifier as a function of the speed and direction of rotation of an asynchronous motor with slip ring rotor, in which a voltage dependent on the slip frequency is used as a measured variable for the speed; which is obtained by rectifying saturable transmission inductors with an at least approximately rectangular magnetization curve located on the secondary sides in the rotor circuit, and the measured variable for the direction of rotation is derived from a rotating field direction measuring arrangement, which is connected to the voltage supplying the motor and a comparative AC voltage of the same frequency and a direct voltage outputs, the direction of which depends on the direction of rotation, characterized in that this DC voltage feeds a control winding (7) of the magnetic amplifier and is fed via a rectifier switch (17, 18) with always the same polarity to a resistor (12) which is connected in the DC circuit ' the rectifier (9 to 11) is located, which depends on the speed. Voltage, which is selected smaller than the voltage corresponding to the direction of rotation, emit, and that with this resistor (12) two further control windings (5, 6) of the magnetic amplifier are connected, which have opposite directions of action and the same via rectifiers (19, 20) Forward direction are connected to different sides of the rectifier switch (17, 18). Documents considered: French Patent No. 987 682; British Patent No. 625030; U.S. Patent Nos. 2,238,613, 2,408,461, 2,565,157, 2,722,646.