DE3422322A1 - Ueberlastungsschutz bei einem motor-steuersystem - Google Patents

Ueberlastungsschutz bei einem motor-steuersystem

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DE3422322A1
DE3422322A1 DE19843422322 DE3422322A DE3422322A1 DE 3422322 A1 DE3422322 A1 DE 3422322A1 DE 19843422322 DE19843422322 DE 19843422322 DE 3422322 A DE3422322 A DE 3422322A DE 3422322 A1 DE3422322 A1 DE 3422322A1
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Bruce E. Clinton N.J. Arnold
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/10Commutator motors, e.g. repulsion motors
    • H02P25/14Universal motors
    • H02P25/145Universal motors whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value, speed feedback
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load

Description

überlastungsschutz bei einem Motor-Steuersystem
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Motor-Steuersystem und insbesondere einen überlastungsschutz in einem solchen System.
Ein Überlastungsschutz in einem Motor-Steuersystem erfolgt typischerweise dadurch, daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen wird, um den durch den Motor fließenden Strom zu erfassen und zu überwachen. Wenn jedoch eine Motorsteuerung bwz. überwachung mit einem programmierten Mikrocomputer durchgeführt wird, ist es wünschenswert, den Anteil an notwendiger Hardware oder an notwendigen Schaltkreisen so gering wie möglich zu halten und sovie-Ie Funktionen wie möglich durch Programmieren durchzuführen. Es hat sich herausgestellt, daß die in einem einen Mikrocomputer umfassenden Motor-Steuerungssystern vorgesehene Schaltungsanordnung zum Erfassen des Stromes dahin führen kann, daß die Kosten für die Schaltungsanordnung sogar doppelt so groß werden.
Es ist deshalb eine Zielsetzung der Erfindung, einen überlastungsschutz bei einem Motor-Steuersystem zu schaffen, welche keine irgendwie geartete zusätzliche Schaltungsanordnung erfordert.
Die vorgenannte und weitere Zielsetzungen werden gemäß
dem Gedanken der Erfindung dadurch erreicht, daß ein überlastungsschutz bei einem Motor-Steuersystem geschaffen wird, welcher eine zwischen dem Motor und einer sich periodisch verändernden Stromversorgung geschalteten Phasenanschnittsteuerung aufweist. Erfindungsgemäß ist eine Motorüberlastung als der Zustand definiert, bei dem die volle Leistung dem Motor während einer überlangen Zeitdauer zugeführt wird. Entsprechend wird die dem Motor zugeführte Leistung fortlaufend dadurch überwacht, daß der Leitungswinkel (conduction angle) der Phasenanschnittsteuerung geprüft wird. Sobald der Zustand der vollen Leistung vorliegt, wird ein ßeitzyklus mit ansteigendem Sägezahnimpuls in Gang gesetzt, sonst ist der ansteigende Impuls in einen fallenden Impuls umgekehrt. Wenn der ansteigende Impuls einen festgelegten Überlastungsschwellenwert erreicht, wird die Stromzufuhr zu dem Motor unterbrochen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines einen
Mikrocomputer umfassenden Motor-Steuersystem, welches nach der Erfindung betrieben wird, und
Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Unterprogrammes zum Betreiben des Mikrocomputers in Fig. 1 nach der
Erfindung.
Es wird auf die Fig. 1 Bezug genommen, die einen Motor 10 zeigt, welcher mit einer sich periodisch ändernden Strom-Versorgung 12 verbunden ist, die eine im Handel erhältli-
ehe Wechselstromversorgung sein kann. Zwischen dem Motor 10 und der Stromversorgung 12 ist eine Phasenanschhittsteuerung geschaltet, welche ein Triac 14 und einen Zündschaltkreis umfaßt, welcher einen elektrooptischen Trennschalter 16 enthält, der mit der Phasenanschnittsteuerung gekoppelt ist, um den Triac 14 zu zünden, damit dem Motor 10 während eines Abschnittes der Periode d*~r Strom-Versorgung 12 Strom zugeführt wird. Dieses Zünden wird durch den Mikrocomputer 18 gesteuert, der entsprechend Eingangssignalen von der Nulldurchgangsschaltung 20, dem Tachometer 22 und dem Analog-Digital-Umsetzer 24 betrieben wird, um zu geeigneten Zeiten Signale an die Leitung 26 abzugeben, damit der Transistor 28 angeschaltet wird. Wenn der Transistor 28 angeschaltet ist, fließt Strom durch die Diode 30 in den elektrooptischen Trennschalter 16, so daß das photoempfindliche Element 32 leitend und der Triac 14 ausgelöst wird.
Die Geschwindigkeit des Motors 10 wird in Abhängigkeit von Signalen gesteuert, die von dem Analog-Digital-ümwandler 24 erhalten werden. Der Eingang zu.dem Analog-Digital-Umwandler 24 ist beispielsweise eine Fußsteuerung 34, wie sie bei Nähmaschinen verwendet wird. In der Fußsteuerung 34 befindet sich ein Potentiometer 36 mit einem bewegbaren Kontakt, wie es bekannt ist. Dieses Potentiometer 36 ist mit dem Eingang des Analog-Digital-Umwandles 24 verbunden. Die tatsächlich vorliegende Geschwindigkeit des Motors 10 wird mit einem Tachometer 22 erfaßt, welches mechanisch mit dem Motor 10 gekoppelt ist. Das Tachometer 22 gibt Signale der tatsächlichen Geschwindigkeit an den Mikrocomputer 18 ab. Die Nulldurchgangsschaltung 20 ist mit der Stromversorgung 12 verbunden und liefert Synchronisierungssignale an den Microcomputer
18 bei allen Nulldurchgängen der Stromversorgung 12, sowohl bei den positiven als auch den negativen Durchgängen. Der quer zu der Stromversorgung 12 geschaltete Kondensator 38 wirkt als ein Filter. Der Kommutierschaltkreis mit dem Widerstand 40 und dem Kondensator. 42 steuert die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung quer zu dem Triac 14, wenn es aufgrund der induktiven Wirkung des Motors abschaltet, so daß das Triac 14 nicht wieder eingeschaltet wird, bis es ausgelöst worden ist.
Erfindungsgemäß ist eine überlastung des Motors 10 als der Zustand definiert, bei dem die volle Leistung bzw. der volle Strom dem Motor für eine überlange Zeitdauer zugeführt wird. Da der Mikrocomputer 18 den Leitungswinkel des Triac 14 entsprechend einem Vergleich des erwünschten Geschwindigkeitssignals, welches von dem Ä&alog-Digital-Umwandler 24 erhalten wird, mit dem von dem Tachometer 2 2 erhaltenen tatsächlichen Geschwindigkeitssignal, besitzt der Mikrocomputer 18 alle notwendigen Daten, um festzustellen, ob sich der Motor in einem Überlastungszustand befindet. Insbesondere wird ein internes Register innerhalb des Mikrocomputers 18 schrittweise erhöht, wenn der Zustand des vollen Stromes vorliegt, und sonst schrittweise erniedrigt. Wenn das Register einen vorbestimmten Wert erreicht, zeigt dies einen Überlastungszustand an und der Strom zu dem Motor wird unterbrochen, bis die Fußsteuerung freigegeben wird. Die Zeitsteuerung ist derart, daß eine Zeitverzögerung von ungefähr 2 Sekunden vorgesehen ist, bevor der Überlastungsschwellenwert erreicht wird.
Der dieser Beschreibung beigefügte Anhang zeigt ein Unterprogramm zum Betreiben des Mikrocomputers 18 nach dem
Gedanken der Erfindung und Fig. 2 ist ein Flußdiagrairtm für dieses Unterprogramm. Bevor das Unterprogramm beschrieben wird, sollen einige mnemo-technische Bezeichnungen definiert werden, die hier Verwendung finden. SYNC2 ist eine Flagge, die bei jedem Nulldurchgang der Stromversorgung 12 gesetzt wird, der durch den Nulldurchgangsschaltkreis 20 festgestellt wird. Da die Stromversorgung 12 eine übliche zur Verfügung stehende Stromversorgung mit 60 Hz ist, wird SYNC2 120 mal pro Sekunde gesetzt. PLSENR ist ein Register, welches eine digitale Darstellung des Leitungswinkels des Triacs 14 enthält. Insbesondere wird eine vollständige Leitung des Triacs 14 dadurch dargestellt, daß das PLSENR den Wert 1 enthält, während niedrigere Leitungswinkel des Triacs 14 durch höhere Werte des PLSENR dargestellt werden. OVL ist das Überlastungssägezahnregister, welches erfindungsgemäß erhöht und erniedrigt wird und einen maximalen Wert von 240 erreicht, bevor der Strom zu dem Motor 10 abgeschaltet wird. STDNFG ist eine Abschaltflagge, die von dem Mikrocomputer 18 gesetzt wird, wenn der Strom zu dem Motor 10 unterbrochen werden soll. SREFR ist ein Geschwindigkeitsbezugsregister, welches den Zustand der Fußsteuerung 34 {d.h. eine digitale Darstellung der Stellung des bewegbaren Kontaktes des Potentiometers 36) anzeigt.
Immer wenn die SYNC2-Flagge gesetzt wird, wird diese zurückgesetzt und dann wird das PLSENR-Register überprüft, um den Leitungswinkel des Triacs 14 zu bestimmen. Wenn PLSENR größer als 1 ist, zeigt dies an, daß keine volle Leitung des Triacs 14 vorliegt und das OVL-Register wird um 1 zurückgesetzt. Wenn das OVL-Register kleiner oder gleich 10 ist, wird das SREFR-Geschwindigkeitsbezugsregister abgefragt, um festzustellen, ob die Fußsteuerung
34 freigegeben worden ist. Wenn dies der Fall ist, wird die STDNFG-Abschaltflagge gelöscht. Wenn das PLSENR-Register nicht größer als 1 ist, zeigt dies an, daß der volle Strom dem Motor 10 zugeführt wird. In einem solchen Fall wird das OVL-Register erhöht. Wenn der Inhalt des OVL-Registers größer als oder gleich 240 ist, wird die STONFG-Flägge gesetzt, was das Abschalten des Motors 10 bewirkt, bis die Fußsteuerung 34 anschließend freigeben wird.
Somit ist ein Verfahren angegeben worden, um einen Überlastungsschutz bei einem Motor-Steuerungssystem zu schaffen. Selbstverständlich dient das vorhergehend beschriebene Ausführungsbeispiel nur zur Erläuterung der Anwendung des Grundgedankens der Erfindung. Eine Vielzahl anderer Ausführungsformen können von dem Durchschnittsfachmann ausgebildet werden, ohne von dem Gedanken und der Idee dieser Erfindung abzuweichen, wie sie die Ansprüche zeigen. Beispielsweise kann, obgleich ein programmierter Mikrocomputer offenbart worden ist, diese Erfindung auch mit einem extra geschalteten Steuerungssystem eingesetzt werden.
ANHANG
LAESL
INSTR.
MODIPIER
BEMERKUNG
SHUTO
10
15
SHUT4
25
■ SHUT9
RES JPCLR
BITCLR MOVLW SUBFW BC
INCF
SKPNZ
DECF
MOVLW
SUBWF
SKPC
RETLW
BITSET RETLW
DECF
SKPNZ
INCF
MOVLW
SUBWF
SKPNC
RETLW
MOVF
SKPNZ
BITCLR
RETLW SYNC2,SHUT9 BYPASS ROUTINE
SYNC2 . 1+. 1' PLSENR,W SHUT4
OVL
.240 OVL, W
STDNFG O
OVL
.10
OVL, W
SREFR,1
STDNFG
RESET SYNC FLAG OVERLOAD LIMIT IS F-W PLSENO-2 NO OVERLOAD
OVERLOAD: BUMP UP
NO OVERFLOW
BUMP BACK TO
UPPER LIMIT REACHED?
F-W OVL-24O
YES
ELSE QUIT
SET SHUTDOWN FLAG
NO OVERLOAD: BUMP DOWN
NO UNDERFLOW
BUMP BACK TO I
LOWER LIMIT REACHED?
F-W OVL-IO
YES
ELSE QUIT
CHECK FOOT CONTROL NOT RELEASED ELSE, RESET FLAG

Claims (1)

  1. GRÜNECKER, KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER
    PATENTANWÄLTE
    EUROPEAN Ρ»*ΓΕΝΓ Λ
    A GRÜNECKER, on. -ing DR H KINKELDEY. »*. »a DR W. STOCKMAIR. on- .νο.. DR. K. SCHÜMANN. oPi-t~r< P. H. JAKOB, an. ino OR G. BSZOLO. Wt. <xcu W MEISTER, owv u<i H. MILGBRS.oplino DR H. MEYERPLATH. o«<-
    THE SINGER COMPANY 8 Stamford Forum Stamford, Connecticut 06904 USA
    SOOO MÜNCHEN 22
    P 18 560-M6/L
    Überlastungsschutz bei einem Motor-Steuersysteig
    Patentanspruch
    Motor-Steuerungssystem zum Betreiben eines Motors mit vorbestimmten Geschwindigkeiten mittels einer sich periodisch ändernden Stromversorgung,
    gekennzeichnet durch eine Phasenanschnittsteuerung (40, 42), die zwischen dem Motor (10) und der
    Stromversorgung (12) geschaltet ist, einen mit der Phasenanschnittsteuerung gekoppelten Zündschaltkreis (16, 14), um entsprechend der Phase die Phasenanschnittsteuerung zu zünden, um während eines Abschnittes der Periode der Stromversorgung (12) dem Motor (10) Strom zuzuführen, wobei zur Verhinderung einer überlastung des Motors (10) ein Verfahren durchgeführt wird, welches die Schritte umfaßt:
    (a) Vorsehen einer elektrischen Darstellung einer Variablen,
    (b) wiederholtes Feststellen der Größe des Periodenabschnittes bei einem festen, gleichmäßigen Zeitintervall, und
    (b1) Erhöhen dieser Darstellung der Variablen, wenn der Periodenabschnitt einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, oder
    (b2) Verringern der Darstellung der Variablen, wenn der Periodenabschnitt den vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreitet, wobei die Darstellung der Variablen nicht unterhalb eines festen Minimums erniedrigt werden kann, und
    (c) Verhindern der Stromzufuhr zu dem Motor, wenn die Darstellung der Variablen einen vorbestimmten Wert erreicht.
DE19843422322 1983-06-30 1984-06-15 Ueberlastungsschutz bei einem motor-steuersystem Withdrawn DE3422322A1 (de)

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