DE2110796A1

DE2110796A1 - Schaltungsanordnung zur Speisung eines Einphasen-Wechselstromasynchronmotors

Info

Publication number: DE2110796A1
Application number: DE19712110796
Authority: DE
Inventors: Gerhard E Dort; Wolfgang Maass
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1971-03-06
Filing date: 1971-03-06
Publication date: 1972-09-14
Also published as: FR2129433A5; BE779622A; DE2110796C3; DE2110796B2

Description

Schaltungsanordnung zur Speisung eines Einphasen-Wechsel stromasynchronmotors

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speisung eines Einphasen-Wechselstromasynchronmotors, insbesondere für den Antrieb der Drehanode einer Röntgenröhre, mit zwei den Rotor antreibenden Wicklungen, deren Speisespannungen um einen für den Selbstanlauf erforderlichen Phasenwinkel gegeneinander verschoben sind.

Bei bekannten Schaltungsanordnungen dieser Art ist in Reihe zu einer der beiden Motorwicklungen ein Phasenschieberkondensator geschaltet, der eine derartige Phasenverschiebung zwischen den an den Wicklungen liegenden Spannungen verursacht, daß der Motor selbst anläuft. Nach einer gewissen Betriebsdauer des Motors kann dabei der Kondensator schadhaft werden und zu Störungen Anlaß geben. Bei niedrigen Frequenzen der Speisespannung muß ferner ein verhältnismäßig großer und damit teurer Kondensator verwendet werden.

209838/0348

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der kein Phasenschieber- · kondensator erforderlich ist und deren Aufbau weitgehend unab- · hängig von der Frequenz der Speisespannung des Motors ist, die also aum Betrieb des Motors mit verschiedenen Frequenzen verwendbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede der beiden Wicklungen über je einen bipolaren, steuerbaren, elektronischen Schalter an die Speisespannung anschaltbar ist, und daß den Schaltern zu deren periodischer Schließung eine Steueranordnung zugeordnet ist, die aus der Netzspannung zwei um den Phasenwinkel gegeneinander verschobene, impulsförmige Steuerspannungen für die Schalter erzeugt.

Soll der Motor mit einer Speisespannung betrieben werden, deren Frequenz gegenüber der Netzfrequenz herabgesetzt ist, so kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Steueranordnung einen von der Netzspannung synchronisierten Frequenzuntersetzer enthalten. ;

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann dabei dem Frequenzuntersetzer eine aus der Netzspannung gewonnene, aus Sinushalbwellen bestehende Gleichspannung zugeführt sein, wobei der Frequenzuntersetzer an seinem Ausgang jeweils nach einer vorbestimmten Anzahl von Sinushalbwellen einen Rechteckimpuls von der Dauer einer Sinushalbwelle erzeugt. Auf diese Weise kann z.B. aus der Netzfrequenz von 50 Hz eine Speisespannung von 16 2/3 Hz gewonnen werden. In diesem Fall muß der Frequenzuntersetzer so ausgebildet sein, daß er während jeder dritten Sinushalbwelle der zugeführten Gleichspannung einen Rechteckimpuls an seinem Ausgang liefert.

209838/0346

Die Steueranordnung kann dabei gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Differenzierglied enthalten, dem die Ausgangsimpulse des Frequenzuntersetzers zugeführt werden und das beim Beginn und beim Ende jedes Ausgangsimpulses je einen Steuerimpuls, liefert, wobei die Steuerimpulse abwechselnd den beiden eine Zündcharakteristik besitzenden Schaltern zu deren Zündung zugeführt werden. Da die Schalter dabei nach dem auf ihre Zündung folgenden Spannungsnulldurchgang wieder erlöschen, werden die Motorwicklungen von impulsförmigen Sinusspannungen gespeist, deren Frequenz um einen vorbestimmten Faktor, z.B. um den Faktor 3, kleiner als die Frequenz der Netzspannung ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Der in der Fig. 1 dargestellte Einphasen-Wechselstromasynchronmotor soll mit einer Frequenz von 16 2/3 Hz gespeist werden. Er enthält zwei räumlich gegeneinander versetzt angeordnete Antriebswicklungen 1 und 2 und einen Rotor 3. Die" Speisespannung wird den Antriebswicklungen 1 und 2 einerseits über eine Klemme 4 und andererseits über zwei Triacs 5 und 6 und eine IQanme 7 zugeführt. Die Steuerung der Triacs 5 und 6 erfolgt über zwei Dioden 8 und 9 von einem Transformator 1o aus. Die Primärwicklung des Transformators 10 ist am Ausgang eines Verstärkers 11 angeschlossen, dessen Eingang mit dem Ausgang eines Frequenzuntersetzers 12 verbunden ist. Dem Frequenzuntersetzer 12 wird von einem Gleichrichter 13, der über einen Transformator 14 mit dem Netz verbunden ist, eine aus Sinushalbwellen bestehende pulsierende Gleichspannung zugeführt. Die Frequenz dieser Gleichspannung beträgt 100 Hz.

209838/0 346

211079Θ

Der Frequenzuntersetzer 12 hat einen Untersetzungsfaktor von drei und liefert bei jeder dritten Halbwelle seiner Eingangsspannung einen Rechteckimpuls, dessen Dauer gleich der Dauer einer Halbwelle der Eingangsspannung und damit der Netzspannung ist, an den Verstärker 11.* In der» Fig. 2 ist der Verlauf der Eingangsspannung und in der Fig. 3 der Verlauf der Ausgangsspannung des Impulsuntersetzers 12 dargestellt. Die an der Primärwicklung des Transformators 10 liegende Spannung hat einen der Fig. 3 entsprechenden Verlauf. In der Fig. 2 ist der Verlauf der negativen Halbwellen der Netzspannung gestrichelt eingezeichnet.

Der Transformator 10 stellt ein Differenzierglied dar. Gegenüber seiner Mittelanzapfung 15 hat die an der Leitung 16 liegende Spannung den in der Fig. 4 und die an der Leitung 17 liegende Spannung den in der Fig. 5 dargestellten zeitlichen Verlauf. Beim Beginn eines Ausgangsimpulses des Impulsuntersetzers 12 tritt auf der Leitung 16 ein positiver und auf der Leitung 17 ein negativer Impuls, beim Ende eines Ausgangsimpulses des Impulsuntersetzers 12 auf der Leitung 16 ein negativer und auf der Leitung 17 ein positiver Impuls auf. Durch die Dioden 8 und 9 werden nur die positiven Impulse auf den Leitungen 16 und 17 den Züridelektroden der Triacs 5 und 6 zu deren Zündung zugeführt. Die Zündspannung an der Zündelektrode des Triacs 5 ist daher gegenüber der Zündspannung an der Zündelektrode des Triacs 6 phasenverschoben. Fig. 6 zeigt die Zündimpulse an der Zündelektrode des Triacs 5, Fig. 7 die Zündimpulse an der Zündelektrode des Triacs 6.

Der Verlauf der Spannung an der Wicklung 1 des Wechselstromasynchronmotors ist in der Fig. 8 und der Verlauf der Spannung an der Wicklung 2 in der Fig. 9 dargestellt. Aus den Figuren und 9 geht hervor, daß die Wicklungen 1 und 2 mit Wechselspan-

209838/0346

nungen gespeist werden, die aus Sinusimpulsen bestehen und die eine Frequenz von 16 2/3 Hz haben, weil der Impulsuntersetzer nur bei jeder dritten Halbwelle seiner Eingangsspannung einen Ausgangsimpuls liefert. In bezug auf- eine Sinusschwingung von 16 2/3 Hz sind die Spannungen an den Wicklungen 1 und 2 um 60° gegeneinander phasenverschoben, so daß ein Selbstanlauf des Wechselstromasynchronmotors gewährleistet ist.

Durch Veränderung des Untersetzungsfaktors des ImpulsUntersetzers 12 kann in einfacher Weise die Frequenz der Speisespannung der Wicklungen 1 und 2 und damit die Drehzahl des Asynchronmotors verändert,werden. Der Selbstanlauf des Asynchronmotors ist dabei in allen praktisch vorkommenden Fällen gewährleistet.

Im Rahmen der Erfindung kann die Speisung der Wicklungen 1 und auch mit der Netzfrequenz, d.h. mit einer Frequenz von 50 Hz erfolgen» In diesem Fall brauchen die Triacs 5 und 6 lediglich von zwei verschiedeneh Phasen eines Drehetromnetzes angesteuert und wechselweise gezündet zu werden, Dabei ist es möglich, eine Phasenverschiebung von 120° zw
lungen 1 und 2 zu erzielen.

senverschiebung von 120° zwischen den Spannungen an den Wick-

Die beschriebene Schaltungsanordnung ist insbesondere in Verbindung mit dem Antriebsmotor der Drehanode einer Röntgenröhre anwendbar, der mit einer niedrigen Drehzahl von etwa 900 Um-. drehungen pro Minute betrieben werden soll, weil hierfür eine Speisefrequenz von 16 2/3 Hz erforderlich ist. Im Rahmen der Erfindung können dabei Umschaltmittel vorhanden sein, durch die die Steuerelektroden der Triacs 5 und 6 wahlweise an die Dioden und 9 oder in der beschriebenen Weise an zwei Phasen des Drehstromnetzes anschaltbar sind. Der Antriebsmotor kann dabei wahlweise mit einer Drehzahl von etwa 900 Umdrehungen pro Minute oder einer Drehzahl von etwa 2800 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Die Drehzahl wird dabei der Betriebsart der Röntgenanlage entsprechend gewählt.

- 6 209838/0346

Claims

Patentansprüche

1 Λ Schaltungsanordnung zur Speisung eines Einphasen-Wechselstroraasynchronmotors, insbesondere für den Antrieb der Drehanode einher Röntgenröhre, mit zwei den Rotor antreibenden Wicklungen, deren Speisespannungen um einen für den Selbstanlauf erforderlichen Phasenwinkel gegeneinander verschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Wicklungen (1, 2) über je einen bipolaren, steuerbaren, elektronischen Schalter (5, 6) an die Speisespannung anschaltbar ist, und daß den Schaltern zu deren periodischer Schließung eine Steueranordnung (8 bis 14) zugeordnet ist, die aus der Netzspannung zwei um den Phasenwinkel gegeneinander verschobene, impulsförmige Steuerspannungen für die Schalter erzeugt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb des Motors mit einer gegenüber der Hetzfrequenz herabgesetzten Frequenz die Steueranordnung einen von der Netzspannung synchronisierten Frequenzuntersetzer (12)-enthält.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzuntersetzer eine aus der Netzspannung gewonnene, aus Sinushalbwellen bestehende Gleichspannung zugeführt ist, wobei der Frequenzuntersetzer an seinem Ausgang jeweils nach einer vorbestimmten Anzahl von Sinushalbwellen einen Rechteckimpuls von der Dauer einer Sinushalbwelle erzeugt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung ein Differenzierglied (10) enthält, dem die Ausgangsimpulse des Frequenzuntersetzers zugeführt werden und das beim Beginn und beim Ende jedes Aus-

— 7 — 209838/0346

gangsimpulses je einen Steuerimpuls liefert, wobei die Steuerimpulse abwechselnd den beiden eine Zündcharakteristik besitzenden Schaltern zu deren Zündung zugeführt werden.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlicher Polarität zweier aufeinanderfolgender Steuerimpulse des Differenziergliedes eine Diodenanordnung (8, 9) zur wechselweisen Zuführung der Steuerimpulse zu den entsprechenden Schaltern benutzt ist.

209838/0346

Leerseite