DE3422485A1 - Method and device for limiting the current of an electric motor - Google Patents
Method and device for limiting the current of an electric motorInfo
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Abstract
Description
BSG-Schalttechnik GmbH & Co. KG,
Wilhelmstr. 8, 7460 Baiingen 1BSG-Schalttechnik GmbH & Co. KG,
Wilhelmstrasse 8, 7460 Baiingen 1
Verfahren und Vorrichtung zur Strombegrenzung eines ElektromotorsMethod and device for limiting the current in an electric motor
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Strombegrenzung eines Elektromotors nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs. Strombegrenzungen bei Elektromotoren sind in vielfacher Weise bekannt - sie dienen beispielsweise einem Sanftanlauf, insbesondere bei größeren Motoren, damit im Moment des Einschaltens nicht eine Stromkreisunterbrechung durch externe Sicherungen erfolgt, oder sie dienen allgemein dem Schutz des Motors vor zu hohen Strömen, wenn dieser beispielsweise unter Last stark abgebremst wird. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, solche Strombegrenzungsmittel als Bimetallschalter auszubilden, wie dies früher häufiger der Fall gewesen ist, oder mittelbar oder unmittelbar den vom Motor gezogenen Strom jeweils mittels Sensoren zu erfassen und entsprechende Steuerschaltungen mit der Istwertgröße des Stroms zu beaufschlagen und den Strom insgesamt zu regeln.The invention is based on a method and a device for limiting the current of an electric motor the genus of the main claim or the first device claim. Current limits in electric motors are Known in many ways - they are used, for example, for a soft start, especially with larger motors at the moment of switching on the circuit is not interrupted by external fuses, or they are generally used to protect the motor from excessively high currents, for example when it is heavily loaded is braked. In this context, it is known to design such current limiting means as bimetal switches, as was often the case in the past, or indirectly or directly those pulled by the engine To detect current in each case by means of sensors and to apply the actual value of the current to corresponding control circuits and to regulate the electricity as a whole.
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Bimetallschalter sind für eine Strombegrenzung vergleichsweise gut geeignet, denn sie erfassen den vom Motor gezogenen Strom direkt, da sie in Reihe mit dem Motor geschaltet werden können und öffnen den Strompfad, wenn sie selbst von dem durch sie fließenden Strom hinreichend erhitzt sind, Problematisch ist aber bei Bimetallschaltern die Notwendigkeit, zusätzliche Hardware bei sonst immer kleineren Abmessungen der Gesamtsysteme installieren zu müssen sowie der Umstand, daß Bimetallschalter den Strom entweder immer nur vollkommen ausschalten oder vollkommen einschalten können, jedenfalls nur zwischen zwei Stellungen umschaltbar sind und die Darstellung von Funktionsverläufen oder kontinuierlichen Regelungen ausschließen. Dabei können sich bei Bimetallschaltern noch insofern Verzögerungen ergeben, da diese, um eine schleichende Annäherung zu vermeiden, als Übertotpunkt-Schalter ausgebildet sein müssen, die jeweils schlagartig in den anderen Schaltzustand übergehen.Bimetal switches are comparatively well suited for current limitation, because they detect the amount drawn by the motor Electricity direct as they can be connected in series with the motor and open the current path when they are by themselves are sufficiently heated by the current flowing through them, but the problem with bimetal switches is the need to having to install additional hardware with the overall system's otherwise ever smaller dimensions and the fact that bimetallic switches either switch off the current completely or switch it on completely can, in any case, can only be switched between two positions and the display of function progressions or exclude continuous regulations. There may be delays with bimetal switches, since these must be designed as over-center switches in order to avoid a creeping approach, which suddenly change to the other switching state.
Bekannt ist ferner die Anordnung von einem nur sehr geringen Widerstandswert aufweisenden sogenannten Reihenshunt zum Motor, wobei an diesem gleichzeitig die Stromregelung im Sinne einer Phasenanschnittsteuerung durchgeführt wird. Dabei dient die über dem Reihenshunt erfaßte Spannung als Maß für den den Motor durchfließenden Strom und wird, üblicherweise über entsprechend vorgefertigte, integrierte Bausteine zur Ansteuerung eines Thyristors oder Triacs verwendet, der ebenfalls im Motorstromkreis liegt. Diese bekannten Stromregelungen haben allerdings den Nachteil, daß sie sich nach vorgegebenen Grenzwerten, beispielsweise auch eines Sollstromkurvenverlaufs richten müssen und daher die volle Ausnutzung der Motorkraft unter besonderenAlso known is the arrangement of a so-called series shunt with only a very low resistance value to the motor, with the current regulation in the sense of a phase control being carried out on this at the same time. The voltage recorded across the series shunt serves as a measure of the current flowing through the motor and is usually using prefabricated, integrated modules for controlling a thyristor or triac is used, which is also in the motor circuit. However, these known current controls have the disadvantage that they must be based on predetermined limit values, for example also a target current curve profile, and hence the full utilization of the engine power under special
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Umständen ausschließen, auch wenn dies für den Motor in keiner Weise schädlich wäre. Mit anderen Worten, die Motorstromregelung oder Motorstrombegrenzung bezieht in ihren Regelungsvorgang nicht die Temperatur des Motors selbst ein und regelt daher auch dann die Motorleistung ab, wenn gerade eine volle Belastbarkeit des Motors erwünscht ist, vom Motor auch zur Verfügung gestellt werden kann und diesem, da er beispielsweise kalt ist, auch nicht schadet.Exclude circumstances, even if this is for the engine in would not be harmful in any way. In other words, the motor current control or motor current limitation relates to their Control process does not adjust the temperature of the engine itself and therefore also regulates the engine output when a full load capacity of the engine is desired, can also be made available by the engine and this, since it is cold, for example, does no harm either.
Es ist zwar andererseits bei der Steuerung von Elektromotoren bekannt, auf deren Wärmehaushalt Rücksicht zu nehmen, beispielsweise indem man angrenzend zum Motor, vorzugsweise aber unmittelbar vorzugsweise im stationären Wicklungsbereich des Motors entsprechende Sensoren, beispielsweise also NTC-Widerstände, Halbleiter o.dgl. anordnet und deren, auf die Motortemperatur bezogene Spannung zur Steuerung des Motorbetriebs ausnutzt. Hierdurch kann der Motor beispielsweise bei überschreiten eines vorgegebenen Temperaturwertes vollständig abgeschaltet werden oder man kann, wenn eine entsprechende Motorstromregelung oder Drehzahlregelung unter Einschluß einer Phasenanschnittsteuerung vorgesehen ist, auf niedrige Motordrehzahlen zum Schutz des Motors heruntergehen.On the other hand, it is known when controlling electric motors to take their heat balance into account, for example by being adjacent to the engine, but preferably immediately, preferably in the stationary Winding area of the motor corresponding sensors, for example NTC resistors, semiconductors or the like. arranges and its voltage related to the motor temperature used to control engine operation. As a result, the motor can, for example, if a predetermined value is exceeded Temperature value can be completely switched off or you can, if a corresponding motor current control or speed control including phase control is provided to low motor speeds go down to protect the engine.
Der Nachteil der Anordnung beispielsweise einer solchen NTC-Pille im Wicklungsbereich des Motors besteht aber darin, daß ein solcher Sensor nur sehr träge auf den tatsächlichen Motorstrom reagiert und die entsprechende Regelung oder Steuerung tatsächlich erst dann abschaltet oder beeinflußt, wenn der Motor sehr heiß geworden ist; andererseits aber sein Ansteuersignal wegen der großen Wärmekapazität des Motors noch sehr lange aufrechterhält, so daßHowever, there is the disadvantage of arranging such an NTC pill in the winding area of the motor, for example in that such a sensor reacts very slowly to the actual motor current and the corresponding regulation or the control is actually only switched off or influenced when the engine has become very hot; on the other hand but its control signal is maintained for a very long time because of the large heat capacity of the motor, so that
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der Benutzer noch sehr lange Zeit daran gehindert wird, den Motor wieder, gegebenenfalls auch nur mit reduzierter Leistung, einsetzen zu können. Temperaturregelungen mit NTC-Pillen im Wicklungsbereich sind daher sehr träge und für bestimmte Anwendungsbereiche von Elektromotoren, beispielsweise bei Kettensägen, nicht akzeptabel.the user is prevented for a very long time from to be able to use the engine again, possibly only with reduced power. Temperature controls with NTC pills in the winding area are therefore very sluggish and not acceptable for certain applications of electric motors, for example in chainsaws.
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich speziell auf die Anwendung einer erfindungsgemäß temperaturkompensierten Strombegrenzung bei einem Elektromotor in Anwendung auf eine Kettensäge - es versteht sich natürlich, daß die Erfindung nicht auf diesen Anwendungsbereich beschränkt ist, sondern beliebigen Elektromotoren, insbesondere solchen, die dem Antrieb von Handwerkzeugen dienen, zugeordnet werden kann. Demnach ist zusammenfassend das Problem einer temperaturkompensierten Strombegrenzung bei Elektromotoren darin zu sehen, daß die Motortemperatur im Grunde nur am Wickelkopf abgenommen werden kann, der bei laufendem Motor besser belüftet als andere Motorteile ist, bei dem die Temperatur also niedriger ist. Nach dem Abschalten der belasteten Maschine würde dann aber die Wickelkopftemperatur als Folge der Stauwärme über den Schaltpunkt der zugeordneten Elektronik steigen und die vom Elektromotor beispielsweise angetriebene Säge beim Wiedereinschalten bis zur Abkühlung keine Leistung mehr bringen können.The following statements relate specifically to the use of a temperature compensated according to the invention Current limitation in an electric motor in application to a chainsaw - it goes without saying that the Invention is not limited to this area of application, but any electric motors, in particular those which are used to drive hand tools can be assigned. So, in summary, is the problem a temperature-compensated current limitation in electric motors can be seen in the fact that the motor temperature is basically can only be removed from the winding head, which is better ventilated than other engine parts when the engine is running so the temperature is lower. After switching off the loaded machine, however, the end winding temperature would then be as a result of the accumulated heat rise above the switching point of the associated electronics and that of the electric motor For example, a powered saw stops performing when it is switched on again until it has cooled down can.
Es stellt sich daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, eine temperaturkompensierte Strombegrenzung für einen Elektromotor zu schaffen, die einerseits schnell reagiert, Temperaturmessungen am Elektromotor selbst aber entbehrlich maÄht, andererseits aber sicherstellt, daß beiIt is therefore the task of the present invention to provide a temperature-compensated current limitation for To create an electric motor that reacts quickly on the one hand, but temperature measurements on the electric motor itself mowing unnecessary, but on the other hand ensures that with
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Erreichen einer vorgegebenen bezogenen Motortemperatur die Stromaufnahrae des Motors auf vorgegebene Stromwerte zurückgenommen wird.Reaching a specified related motor temperature, the current consumption of the motor to specified current values is withdrawn.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Diese Aufgabe löst das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Vorrichtungsanspruchs, wobei sich der Vorteil ergibt, daß einerseits ein Eingriff in den Bereich des Elektromotors zur Erfassung von dessen Temperatur dann nicht erforderlich ist, andererseits aber eine echte Temperaturmessung vorgenommen wird, wobei der die Strombegrenzung bewirkende Reihenshunt als Modell oder Simulation für den Motortemperaturgang genommen wird, mit den zusätzlichen Vorteilen, daß eine schnelle Reaktion sowohl bei Überbeanspruchung als auch bezüglich der Abkühlungsmöglichkeiten sichergestellt ist und der gesamte Aufbau einschließlich Elektronik kostengünstig und praktisch ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand, eventuell auch nur zusätzlicher Verdrahtung, möglich ist. Die Erfindung sichert einen besonders anwendungsorientierten Einsatz von Elektromotoren, macht diese auch für extreme Bedingungen voll gebrauchsfertig und garantiert dennoch einen hinreichenden Schutz des Elektromotors, sobald ein bestimmter Temperaturschwellwert im Sinne einer kritischen Motortemperatur erreicht ist.This object is achieved by the method according to the invention with the characterizing features of the main claim and the method according to the invention Device with the characterizing features of the first device claim, wherein the The advantage is that, on the one hand, an intervention in the area of the electric motor to detect its temperature is then not required, but on the other hand a real temperature measurement is made, the the Series shunt effecting current limiting is taken as a model or simulation for the engine temperature response the additional advantages of a quick response both in the event of overuse and in terms of the cooling possibilities is ensured and the entire structure including electronics inexpensive and practical without additional hardware effort, possibly just additional Wiring, is possible. The invention ensures a particularly application-oriented use of electric motors, makes it fully ready for use even for extreme conditions and still guarantees a sufficient one Protection of the electric motor as soon as a certain temperature threshold in the sense of a critical motor temperature is reached is.
Dabei ermöglicht es die Erfindung, daß der Motor sich selbst wirksam abkühlt, es wird also vorzugsweise nicht vollkommen abgeschaltet, wenn die kritische MotortemperaturIn doing so, the invention enables the motor to cool itself effectively, so preferably it will not completely switched off when the critical engine temperature
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im Simulationsmodell des Reihenshunts zum Motor erreicht ist, sondern auf einen unteren Schwellwert der Stromaufnahme zurückgegangen.achieved in the simulation model of the series shunt to the engine is, but has decreased to a lower threshold value of the current consumption.
Von hier aus ist dann ein rasches Wiedereinsetzen der gewünschten, üblicherweise strombegrenzten Leistung des Elektromotors möglich, denn der Reihenshunt kühlt bei Stromreduzierung relativ schnell ab und liegt außerdem im Kühlluftstrom des Motors. Die Erfindung kann kompakt auf einer kleinen Leiterplatte separat aufgebaut und beliebigen Elektromotoren zugeordnet werden, wobei durch entsprechende Bemessung beispielsweise der Drahtlänge des Reihenshunts empirisch die Daten und Gegebenheiten des zugeordneten Elektromotors dargestellt werden können.From here, the desired, Usually current-limited output of the electric motor is possible because the series shunt cools down Current reduction from relatively quickly and is also in the cooling air flow of the motor. The invention can be compact built up separately on a small printed circuit board and assigned to any electric motors, whereby through appropriate dimensioning, for example, the wire length of the series shunt empirically the data and conditions of the assigned electric motor can be displayed.
Ferner ist von Vorteil, daß die Erfindung den vollen Motoreinsatz jedenfalls so lange ermöglicht, wie der Motor kalt ist; mit anderen Worten, bei entsprechender Bemessung von Strom- und Temperatursensor einerseits und Dimensionierung der Elektronik andererseits ist es möglich, so lange wit voller Kraft, auch rait maximal zulässigem Strom zu arbeiten, wie der Motor noch hinreichend kühl ist, wobei die temperaturkompensierte Strombegrenzung nach vorliegender Erfindung erst dann eingreift, wenn dies erforderlich ist. Hierdurch wird man besonders dem Anwendungsgebiet der Kettensägen gerecht, wo den die Säge antreibenden Motoren häufig die volle Leistung abgefordert wird. Ergibt sich dann schließlich eine kritische Belastung des Motors, dann kann durch die Erfindung kontinuierlich, vorzugsweise aber in der Leistung so weit abgeregelt werden, daß der Benutzer dies merkt und die Kettensäge lastfrei stellt, so daß diese sich im Leerlauf schnell wiederA further advantage is that the invention enables the full engine use in any case as long as the Engine is cold; in other words, with appropriate dimensioning of the current and temperature sensor on the one hand and Dimensioning the electronics on the other hand, it is possible as long as full power, also rait maximum allowable Electricity to work as the motor is still sufficiently cool, with the temperature-compensated current limitation after The present invention only intervenes when necessary. This is particularly useful for the area of application of chainsaws, where the motors driving the saw often demand full power will. Finally, if the engine is subjected to a critical load, the invention can continuously, but preferably the performance should be limited so far that the user notices this and the chainsaw is unencumbered so that it quickly returns to idle
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für den weiteren vollen Einsatz abkühlen kann. Günstig ist dabei, wie erwähnt, die Begrenzung des Stroms bei kalter Maschine auf möglichst hohe Werte , so daß starke Belastungen im kalten Zustand möglich sind - wird die Maschine wärmer, dann kann der Strombegrenzungspegel durch den mit dem Reihenshunt in thermischer Wirkverbindung stehenden Temperatursensor entsprechend verschoben werden oder sprunghaft auf entsprechend fühlbar reduzierte Leistung gegangen werden.can cool down for further full use. As mentioned, it is beneficial to limit the current when it is cold Machine to the highest possible values so that heavy loads are possible when cold - the machine will warmer, then the current limiting level can be achieved by the thermally active connection with the series shunt Temperature sensor can be shifted accordingly or abruptly to a correspondingly perceptible reduction Performance to be gone.
Die Erfindung ermöglicht daher beispielsweiseThe invention therefore enables, for example
1. ein Anlaufen eines Elektromotors mit (geringfügigem) Sanftanlauf, so daß entsprechende Haushaltssicherungen nicht ansprechen;1. a start-up of an electric motor with (minor) Soft start, so that corresponding household safeguards do not respond;
2. anschließend kann für einen vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise 1 bis 2 sek. eine maximale Belastbarkeit zur Verfügung gestellt werden, so daß man eine eventuell blockierte Kette bei einer Kettensäge losreißen kann.2. can then for a predetermined period of time, for example 1 to 2 sec. a maximum load capacity can be made available, so that one may blocked chain can tear loose on a chainsaw.
3. Daran anschließend kann bei gegebenenfalls noch kalter Maschine, was der Temperatursensor ja zuverlässig erfaßt, mit hohen Strombegrenzungswerten, also mit starker Belastbarkeit des Elektromotors gearbeitet werden, wobei3. This can then be done while the machine is still cold, which the temperature sensor can do reliably detected, with high current limiting values, i.e. with a high load capacity of the electric motor, whereby
4. bei Erreichen einer bestimmten Erwärmung des Motors (fakultativ) auf insoweit normale Strombegrenzung (beispielsweise in numerischen Werten zwischen 16 und 20 A) gegangen werden kann;4. when the motor has reached a certain temperature (optional) to that extent normal current limitation (for example can be used in numerical values between 16 and 20 A);
5. und schließlich kann bei Erreichen einer kritischen Motortemperatur die Stromaufnahme auf einen unteren Schwellwert, beispielsweise 5,5 A, zurückgenommen werden, so daß ein sicherer Motorschutz einsetzt bei gleichzeitiger schnellster Abkühlung des Geräts.5. And finally, when a critical engine temperature is reached, the power consumption can drop to a lower Threshold value, for example 5.5 A, can be withdrawn, so that a safe motor protection starts at the same time fastest cooling of the device.
Dies alles ist möglich, ohne daß eine Temperaturmessung am Motor selbst vorgenommen zu werden braucht.All of this is possible without a temperature measurement on the engine needs to be done by yourself.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Reihenshunts zum Motor als freie Drahtlänge, wobei der Temperatursensor in Form einer NTC-Pille von einer oder eventuell zwei Windungen des Reihenshunts umgeben und umschlossen ist. Eine bessere thermische Kopplung läßt sich schließlich noch durch das Anbringen eines Tropfens Vergußmasse auf beiden Sensoren erzielen, so daß bei vorliegender Erfindung zwei elektrisch vollkommen unabhängig voneinander geschaltete Sensoren zur kombinierten temperaturkompensierten Strombegrenzung eingesetzt werden, die aber räumlich in einer thermischen Beziehung stehen, wobei der Reihenshunt-Sensor das Motormodöll bezüglich des Temperaturgangs und dessen Wärmecharakteristiken simuliert.The measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the Invention possible. It is particularly advantageous to design the series shunt to the engine as a free length of wire, with the temperature sensor in the form of an NTC pill is surrounded by one or possibly two turns of the series shunt and is enclosed. Finally, a better thermal coupling can be achieved by adding a drop Achieve casting compound on both sensors, so that in the present invention two are electrically completely independent sensors that are switched from one another are used for combined temperature-compensated current limitation but are spatially in a thermal relationship, with the series shunt sensor being the engine module with respect to the Temperature response and its thermal characteristics simulated.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in the following description explained in more detail. Show it:
Fig. 1 in Form eines detaillierten Schaltbildes eine mögliche Ausführungsform einer Schaltung zur temperaturkompensierten Strombegrenzung bei einem Elektromotor unter Verwendung eines für sich gesehen bekannten, integrierten Bausteins und dieFig. 1 in the form of a detailed circuit diagram, a possible embodiment of a circuit for temperature-compensated Current limitation in an electric motor using a known per se, integrated module and the
Fig. 2a und 2bFigures 2a and 2b
ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung in naturgetreuem Maßstab, aufgebaut auf einer entsprechenden Leiterplatte, wobei von den diskreten Bauelementen lediglich der integrierte Baustein,a practical embodiment of the invention on a true-to-life scale, built on a corresponding PCB, whereby of the discrete components only the integrated module,
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der Thyristor und die Kombination aus Strom- undthe thyristor and the combination of current and
Temperatursensor angegeben sind, in Draufsicht und Seitenansicht.Temperature sensor are indicated, in plan view and side view.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, mittels eines Reihenshunt-Stromsensors zu einem Elektromotor ein Temperaturbild des Elektromotors am Sensor zu simulieren und den Stromsensor in thermische Wirkverbindung mit einem Temperatursensor zu bringen, der seinerseits ebenfalls auf die vorzugsweise mit Hilfe bekannter, integrierter Bausteine (Phasenanschnittsteuerung) durchgeführte Stromregelung des Elektromotors rückwirkt. Es sind also zwei Istwertgeber einmal für den den Elektromotor durchfließenden Strom und einmal für die Temperatur des Elektromotors vorhanden, wobei sich der Temperatur-Istwertgeber am Temperaturverhalten des Stromistwertgebers orientiert. In der Darstellung der Fig. 1 ist dies durch eine doppelt gestrichelte Linie zwischen dem Reihenshunt 11 zum Elektromotor 10 und dem Temperatursensor 12 angedeutet.The basic idea of the present invention is to use a series shunt current sensor to form an electric motor to simulate a temperature image of the electric motor on the sensor and the current sensor in thermal operative connection to bring with a temperature sensor, which in turn also on the preferably with the help of known, integrated modules (phase control) reacts to the current regulation of the electric motor. There are so two actual value transmitters once for the current flowing through the electric motor and once for the temperature of the Electric motor available, whereby the temperature actual value transmitter is based on the temperature behavior of the current actual value transmitter. In the illustration of FIG. 1, this is indicated by a double-dashed line between the series shunt 11 for Electric motor 10 and the temperature sensor 12 indicated.
Da die Stromregelung von beispielsweise Elektromotoren mit Hilfe integrierter Bausteine für sich gesehen bekannt ist - der bei vorliegender Erfindung verwendete integrierte Baustein stammt von Telefunken und ist unter der Bezeichnung U211B erhältlich -braucht auf die Schaltung im einzelnen nicht mehr ausführlich eingegangen zu werden; mit dem das jeweilige Handwerkzeug, vorzugsweise eine Kettensäge antreibende Elektromotor 10 ist der Triac 12 der Strom-Regelelektronik in Reihe geschaltet, der über einen Widerstand 13 in der Ansteuerungsleitung vom integrierten Elektronikbaustein 14 beaufschlagt wird. Dieser bekommt den von ihmSince the current control of, for example, electric motors with the help of integrated modules is known per se is - the integrated module used in the present invention comes from Telefunken and is called U211B available - the circuit does not need to be discussed in detail; with the that The respective hand tool, preferably an electric motor 10 driving a chainsaw, is the triac 12 of the current control electronics connected in series, via a resistor 13 in the control line from the integrated electronic module 14 is applied. This gets it from him
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für die Stromregelung benötigten Stromistwert von Schaltungspunkt P1 über einen entsprechenden Widerstand 15 an einem seiner Anschlüsse zugeführt. Eine Versorgungswechselspannung von beispielsweise 220 V gelangt über die Eingangsanschlüsse 16a, 16b und einen doppelpoligen Ein-Aus-Schalter 17 auf die Schaltung und wird hinter einen Widerstand 18 über eine Diode 19 zur Gleichstromversorgung der restlichen Schaltung gleichgerichtet.actual current value of the switching point required for current control P1 via a corresponding resistor 15 fed to one of its connections. An alternating supply voltage of, for example, 220 V passes through the input connections 16a, 16b and a double pole on-off switch 17 on the circuit and is behind a resistor 18 rectified via a diode 19 to supply direct current to the rest of the circuit.
Der Reihenshunt 11 ist ein besonders niederohmiger Widerstand - beispielsweise mit einem Widerstandswert zwischen 10 bis 20 mCl, vorzugsweise 14 mCl -, der ein Widerstandsdraht aus Konstantan sein kann. Den sich an diesem Vorwiderstand am Schaltungspunkt P1 ergebende Spannungsabfall verwendet der integrierte Baustein 14 zur Strombegrenzung, wobei er bis zu einem gewissen Grade auch den Sanftanlauf bewirken kann. Trotz des geringen Widerstandswertes ergibt sich in dem Stromsensor-Reihenshunt 11 eine bestimmte Verlustwärme und die Erfindung hat erkannt, daß diese Verlustwärme ein ergänzend noch weitere vorteilhafte Eigenschaften aufweisendes Abbild der Wärmecharakteristiken bzw. Temperaturganges des Elektromotors ist, jedenfalls stellvertretend für diese ausgewertet werden kann, so daß die Verlustwärme des Reihenshunts 11 als Referenz für die Motortemperatur Verwendung findet.The series shunt 11 is a particularly low resistance - for example with a resistance value between 10 to 20 mCl, preferably 14 mCl - which can be a resistance wire made of constantan. The voltage drop resulting from this series resistor at the circuit point P1 is used by the integrated module 14 to limit the current, whereby it can also cause the soft start to a certain extent. Despite the low resistance value, there is a certain heat loss in the current sensor series shunt 11 and the invention has recognized that this heat loss is an image of the heat characteristics or temperature response of the electric motor that also has additional advantageous properties, at least it can be evaluated as a representative of these, so that the heat loss of the series shunt 11 is used as a reference for the engine temperature.
Dies geschieht im einzelnen so, wie in Fig. 2a räumlich dargestellt; der in die Leiterplatte 20 eingelötete oder sonstwie befestigte, den Stromsensor-Reihenshunt 11 bildende Draht 11' umschlingt mit einer bei 21 dargestellten Windung die Pille oder den zylindrischen Körper des Temperatursensors 22, der ebenfalls, elektrisch gesehen separat, in der Leiterplatte 20 gelagert und entsprechend befestigt, also auch zur Erzielung der elektrischen Ver-This is done in detail as shown spatially in Fig. 2a; the soldered into the circuit board 20 or otherwise attached, the current sensor series shunt 11 forming Wire 11 'is wrapped around a wire shown at 21 Winding the pill or the cylindrical body of the temperature sensor 22, which is also, electrically seen separately, stored in the circuit board 20 and fastened accordingly, so also to achieve the electrical connection
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bindungen eingelötet ist. Man erkennt im übrigen, und zwar am besten aus der Seitendarstellung der Fig. 2b, daß die Leiterplatte 10 ein Wärmeableitblech 23 trägt, welches mit dem Triac 12 in Wirkverbindung steht, der auf diesem Ableitblech 23 montiert ist und dessen Anschlüsse über nicht dargestellte v/eitere diskrete Verbindungselemente schließlich zum elektronischen Regelbaustein 14 führen. Da die Darstellung der Fig. 2a, 2b als maßstabsgetreu angesehen v/erden kann, erkennt man auch, mit welch einem geringen Aufwand eine erfindungsgemäß temperaturkompensierte Strombegrenzung insbesondere auch im Sensorbereich für die Istwertgeber möglich ist, wobei es sich versteht, daß die gesamte Leiterplatte 20 an geeigneter Stelle im Gerät und im Strom des vom Motor mittels seines Kühlluftgebläses erzeugten Kühlluftstroms angeordnet ist.bindings is soldered. It can also be seen, best from the side view of FIG. 2b, that the circuit board 10 carries a heat sink 23 which is in operative connection with the triac 12, which is on this Diverting plate 23 is mounted and its connections via further discrete connecting elements (not shown) finally lead to the electronic control module 14. Since the representation of FIGS. 2a, 2b is viewed as true to scale v / can be grounded, one can also see how little effort is required for a temperature-compensated device according to the invention Current limitation is possible in particular in the sensor area for the actual value transmitter, it being understood that the entire circuit board 20 at a suitable location in the device and in the current generated by the motor by means of its cooling air fan Cooling air flow is arranged.
In der Darstellung der Fig. 2a nicht angegeben, jedoch in vorteilhafter Weise durchgeführt, ist noch eine thermische, verbesserte Kopplung zwischen den beiden Sensoren 11 (11') und 21 vorgesehen, die darin besteht, daß man einen Tropfen Vergußmasse auf beide gibt. Selbstverständlich ist es möglich, diese beiden Istwertsensoren auch schon von ihrer Herstellung als Paar in eine geeignete thermische Beziehung miteinander zu bringen und dann aufeinander abgestimmt, jeweils nur noch in die entsprechenden Leiterplatten einzulöten.Not indicated in the illustration of FIG. 2a, but in advantageously carried out, a thermal, improved coupling between the two sensors 11 (11 ') and 21, which consists in putting a drop of potting compound on both of them. Of course it is possible, these two actual value sensors already in a suitable thermal relationship from their manufacture as a pair to be brought together and then coordinated with one another, each only in the corresponding circuit boards to solder.
Auf diese Weise ist der Heißleiter oder die NTC-Pille, die den Temperatursensor 12 bilden, so angeordnet, daß sich für ihn ein thermischer Informationsgehalt ergibt, der dem entspricht, den er erhalten würde, wenn er unmittelbar im Bereich des Motors, etwa in dessen Wickelkopf angeordnet wäre.This is how the thermistor, or the NTC pill, which form the temperature sensor 12, arranged so that there is a thermal information content for it, which corresponds to that which it would receive if it were directly in the area of the motor, for example in its winding head would be arranged.
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Andererseits befindet sich, wie die Darstellung der Fig. 1 zeigt, der Heißleiter als Temperatursensor 12 in einem Spannungsteiler, zusammen mit einem weiteren Widerstand 24, der, allerdings nur bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, einen nachgeschalteten Schmitt-Trigger 25 ab einer bestimmten Temperatur schaltet. Der Schmitt-Trigger vergrößert dann seinerseits über einen weiteren Spannungsteiler aus den Widerständen 26a, 26b an einem Stromregeleingang E1 des elektronischen integrierten Bausteins 14 den Gesamtwiderstand für die Stromregelung, so daß sich in diesem Sinne dann eine entsprechende Strombegrenzung des Motorstroms erzielen läßt, die der Begrenzung entspricht, die beim Erreichen der kritischen Motortemperatur vorgesehen ist.On the other hand, as the illustration in FIG. 1 shows, the thermistor is located as a temperature sensor 12 in one Voltage divider, together with a further resistor 24, which, however, only in the illustrated embodiment, a downstream Schmitt trigger 25 switches from a certain temperature. The Schmitt trigger enlarged then in turn via a further voltage divider from the resistors 26a, 26b to a current control input E1 of the electronic integrated module 14 the total resistance for the current control, so that in In this sense, a corresponding current limitation of the motor current can be achieved, which corresponds to the limitation, which is provided when the critical engine temperature is reached.
Es versteht sich natürlich, daß der Eingriff des Temperatursensors 12 in die Funktion des integrierten Bausteins 14 im Grunde von beliebiger Qualität sein kann, beispielsweise einer kontinuierlichen Funktion folgend, wobei zunächst, also bei kaltem Sensor und folgerichtig kaltem Motor die Strombegrenzungswerte sogar noch über die vorgegebenen Sollwerte des Normalbelastungsfalls angehoben sein können und erst anschließend die normale Regelwirkung der Strombegrenzung einsetzt, an welche sich dann bei entsprechender Uberbelastung der zusätzliche Eingriff über den Temperatursensor 12 ergibt.It goes without saying that the intervention of the temperature sensor 12 in the function of the integrated module 14 can basically be of any quality, for example following a continuous function, whereby initially, i.e. when the sensor is cold and consequently when it is cold Motor, the current limiting values are even raised above the specified setpoints for normal load cases can be and only then does the normal control effect of the current limitation set in, which is then applied with the appropriate Overloading the additional intervention via the temperature sensor 12 results.
Der weiter vorn angesprochene Vorteil einer maximalen Belastbarkeit für die ersten 1 bis 2 sek. des Maschinenbetriebs kann entweder dadurch realisiert sein, daß für diesen Zeitpunkt der den Stromsensor beim Ausführungsbeispiel bildende Konstantandraht noch keinerlei Erwärmung erfahrenThe previously mentioned advantage of maximum load capacity for the first 1 to 2 seconds. of the machine operation can either be realized in that for this At the time the constantan wire forming the current sensor in the exemplary embodiment has not yet experienced any heating
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hat, so daß der zugeordnete Temperatursensor 12 ein entsprechendes Verhinderungssignal noch nicht erzeugt, oder man schaltet an den Eingang E1 des Stromregel-Bausteins noch einen Integrationskondensator 27, dessen Größe dann die entsprechende Zeitverzögerung von 1 bis 2 sek.-oder je nach Wunsch-für den Einsatz der vollen Belastbarkeit bestimmt. has, so that the associated temperature sensor 12 has a corresponding Prevention signal not yet generated, or you switch to input E1 of the current control module nor an integration capacitor 27, the size of which is then the corresponding time delay of 1 to 2 seconds or each as desired-intended for the use of the full load capacity.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein*All of the features presented in the description, the following claims and the drawing can both be essential to the invention individually as well as in any combination with one another *
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19843422485 DE3422485A1 (en) | 1984-06-16 | 1984-06-16 | Method and device for limiting the current of an electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
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