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Schaltung zum verlustlosen Regeln von Gleichstrommotoren
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur ver- lustlosen Regelung der Leistungsaufnahme eines von einer Gleichspannungsquelle gespeisten Elek- tromotors, insbesondere betrifft die Erfindung die S verlustlose Leistungsregelung eines von einer Ak- kumulatorenbatterie gespeisten Elektrokarrens.
Durch die deutschen Patentschriften Nr. 488114 und 667703 sind Schaltungen zur verlustlosen
Regelung der Leistungsaufnahme eines aus einer 'Gleichspannungsquelle gespeisten Elektromotors bekannt, bei denen die Anwendung eines in be- zug auf das Verhältnis seiner Kontaktgabezeilen zu seinen Unterlbrechungszeiten regelbaren Schal- ters vorgesehen ist. Bei derartigen Schaltungen spielt die Frage der Funkenfreiheit des periodi- schen Schalters und ebenso die Frage des ruhi- gen Laufes des Motors eine bedeutsame Rolle.
Die deutsche Patentschrift Nr. 638079 zieht bei einer solchen Steuerschaltung für Elektromotoren vor, parallel zu dem Unterbrecher einen Konden- sator geeigneter Grösse, der zweckmässig ein
Elektrolytkondensator sein kann, anzuordnen.
Wird bei einer solchen Schaltung die Kontakt- strecke des Unterbrechers geöffnet, so wird der Kondensator aufgeladen, bis an ihm die Differenz-Spannung zwischen der Batteriespannung und der in dem weiterlaufenden Motor induzierten Spannung steht. Dieser Auflade-Vorgang benötigt gewisse Zeit, so dass sich die Kontakte des rotierenden Schalters bereits beträchtlich weit entfernt haben können, ehe der der Kontaktstrecke parallel liegende Kondensator eine höhere Spannung angenommen hat, so dass es zu keiner Funkenbildung kommen kann.
Wird dann der Schalter wieder geschlossen, so entlädt sich der Kondensator über die Kontaktstrecke des Schalters ; die in dem Kondensator ge- speicherte Energie wird dabei fast vollständig in dem Ohm'schen Widerstand der Kontaktstrecke verbraucht. Letzteres erfolgt mit sehr hohen Strömen und daher ergibt sich eine unerwünscht hohe thermische Belastung der Kontaktstrecke des ro- tierenden Schalters.
Weiter zeigt sich bei derartigen Schaltungen, dass insbesondere bei noch stillstehendem Motor der sich bei Kontaktschluss des rotierenden Schalters ergebende Stromstoss sehr gross ist. Dieser Stromstoss addiert sich zu dem Entladestrom des Kondensators und unterstützt dessen nach- teilige Wirkung.
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind erfindungsgemäss der Speisestromkreis des Motors und der Entladestromkreis des Kondensators so miteinander verkoppelt, dass bei Schliessen des Schalters der, den Kondensator enthaltende Strom Lei-
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Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung wird, zweckmässig unter Anwendung eines AutotransFormators oder einer Drossel mit Mittel-Anzapfung, der den Kondensator mit der Kontakt-, strecke des rotierenden Schalters verbindende Stromkreis mit dem Speisestromikreis des Motors transformatorisch gekoppelt, dergestalt, dass bei Stromschluss des Schalters ein wesentlicher Teil der im Kondensator gespeicherten Energie dem Motor zugeführt wird. Es wird also nicht die im Kondensator gespeicherte Energie in der Kontaktstrecke'des Schalters allein vernichtet.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird zwischen der Drosselanzapfung, die zu dem Kondensator führt, und, dem an die Drossel angeschlossenen Kontakt des Unterbrechers ein Gleichrichter vorgesehen, der also parallel zur Drossel liegt und dem bei geschlossener Kontaktstrecke die Wicklung durchfliessenden Strom bei öffnen dei Kontaktstrecke des Schalters ein Weiterfliessen gestattet.
Bei geschlossener Kontaktstrecke ist dieser Gleichrichter im Sperrsinn beansprucht und es entlädt sich der aufgeladene Kondensator relativ langsam über. die an die Kontaktstrecke angeschlossene Drossel. Es ist nun hiebei nicht immer möglich, die genannte Drossel hinreichend gross zu wählen, weil sonst beim öffnen der Kontaktstrecke die Unterbrechung des die Drossel durchfliessenden Stromes eine hohe Induktionsspannung in der Drossel hervorrufen wurde, welche die Lösch-Wirkung des Kondensators beeinträchtigen wurde. Der vorzusehende Gleichrichter verhindert jedoch das Auftreten der Induktionsspan-
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nung der Drossel am Untenbrechungskontakt, indem er ein Weiterfliessen des Drosselstromes gestattet.
Es kann daher die Wirkung des Kondensators, das Auftreten von Unterbrechungsfunken an der Kontaktstrecke zu verhindern, nicht beeinträchtigt werden.
Es ist bei Thrill-Regler für induktive GleichStromkreise von Generatoren zur Funkenlöschung an den Unterbrecherkontakten der Regelschaltung bekannt, in Serie zur Unterbrecherstrecke eine Drosselspule vorzusehen, die zweckmässigerweìse eine Gleichstrom-iVormagnetisierungswicklung be- sitzt und von einem Gleichrichterventil über- brüakt ist, wobei parallel zu dieser Serienschaltung ein Kondensator angeordnet wird. Durch eine solche Schaltungsweise wird angestrebt, dass beim Schliessen der Kontaktstrecke ein verhältnismässig langsames Ansteigen des Entladungsstromc.-. des Kondensators auf seinen Spitzenwert erfolgt, wonach dann ein allmähliches Abklingen des Stromes stattfindet.
Gemäss einer weiteren Schal-
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die eine Teilwicklung der Drossel geleitet, während in die andere Teilwicklung die eine Konden- satoribelegung angeschlossen ist. Der Verbraucherstrom durchfliesst also bei dieser Schaltung nicht die Drosselwicklung, über die sich bei Schliessen der Kontaktstrecke der Kondensator entladen soll.
Zur Durchführung der Erfindung wird ein in seinen Stromschliessungszeiten einstellbarer Schalter benötigt, der von einer Nockenscheibe gesteuert wird, die schnelles öffnen und relativ langsames Schliessen der Kontaktstrecke bei Schaltfrequenzen von etwa 10-20 Hertz bewirkt.
Fig. 1 zeigt die parallele Anordnung eines Kondensators an dem Unterbrecher ; Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung mit transformatorischer Kopplung von Kondensatorkreis und Motorkreis ; Fig. 3 zeigt eine der Fig. 2 ähnliche Ausführungsform, bei welcher zum Ausgleich des Untel1brechungsstromes, welcher die der Kontaktstrecke zugewendete Hälfte der Drossel durchfliesst, ein Gleichrichter vorgesehen ist ;
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chende Schaltungsweise, bei der die dem Verbraucher Zugewendete Hälfte der Drosselspule in Fortfall gelangt ist.
Bei der bekannten Schaltung gemäss Fig. 1 ist 1 die Akkumulatoren-Batterie, die über den rotierenden Schalter 3 den Elektromotor 2 speist.
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Verhältnis der Kontaktgabezeiten zu den Stromunterbrechungszeiten des Schalters 3 innerhalb gewisser Grenzen nach Wunsch verändert (Spasmodische Regelung).
Zu dem eingangs erörterten Zweck ist ein Kondensator 4 parallel zu der Kontaktstrecke des rotierenden Schalters 3 geschaltet. Der ausgezogene Pfeil stellt den Verbraucherstrom dar, der punk- tierte Pfeil den sich bei Wiederschliessen der Kontaktstrecke 3 ergebenden Entladestrom des Kondensators 4.
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Kondensator 4 angeschlossen. Der Speisestrom des Motors 2 durchfliesst in Serie die beiden Drosselhälften 5 und 6. Ist der Schalter 3 geöffnet, so bildet sich am Kondensator 4 eine Spannung der angegebenen Polarität aus. Wird der Schalter 3 angeschlossen, so entlädt sich der Kondensator 4 nur zum Teil über die Kontaktstrecke 3. Auf transformatorischem Wege wird ein Teil seiner Energie dem Motor 2 zugeführt.
Es ist nicht erforderlich, dass in der Schaltung eine Drossel mit Mittel-Anzapfung verwendet wird. Die beiden Spulen 5 und 6 können auch verschieden bemessen sein. Es kann auch ein Transformator mit getrennter Primär- und Se-
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Die transformatorische Kopplung des der Funkenunterdrückung dienenden kapazitiven Stromkreises mit dem Verbraucherkreis kann auch zweckmässig sein, wenn der Verbraucher kein Elektromotor ist, sondern ein beliebiger Ohm' scher Widerstand und wenn es sich um einen nicht geregelten Untenbrecher handelt.
Es kann weiterhin zweckmässig sein, parallel zum Motor 2 einen weiteren Kondensator anzuordnen, der ebenfalls zur Funkenlöschung bei- trägt und einen ruhigeren Gang des Motors bewirkt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist zwischen Kontaktstrecke des rotierenden Schalters 3 und Elektromotor 2 eine Drossel 5, 7, 6 angeordnet, deren Anzapfungspunkt 7 mit der einen Belegung des Kondensators 4 verbunden ist. Die Teilwicklung 5, 7 ist durch einen Gleichrichter 8 überbrückt, der so gepolt ist, dass bei öffnen des Schalters 3 der in der Teilwicklung 5, 7 flie- ssende Strom kurzgeschlossen wird. Es kann sich also beim Offnen des Schalters 3, insoweit die' in Teil 7, 6 der Drossel erzeugte induktive Spannung in Betracht kommt, die Funlrenlöschung durch den Kondensator voll auswirken.
Bei der Schaltungsweise gemäss Fig. 4 wird der Verbraucherstrom nur über die Teilwicklung 7, 61 geleitet, indem der Anzapfungspunkt 7 an die eine Kontaktstelle des Schalters 3 geleitet ist. Die Teilwicklung 5, 7 indessen ist bei geschlossenem Schalter ! kontakt 3 vom Verbraucherstrom nicht durchflossen. 1
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gestellt. Dieselbe unterscheidet sich von der in Fig. 3 behandelten Schaltung dadurch, dass der in Fig. 3 zwischen den Klemmen 6 und 7 liegende Abschnitt der Drossel entfällt.
Die im Zusam- menhang mit Fig. 2 und 3 behandelte Erscheinung, dass der Entladestrom des Kondensators 4 Leistung an den Verbraucher 2 abgibt und hiedurch gedämpft wird, ist bei dieser Ausführungs-
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form daher nicht gewährleistet. Auch bei dieser Schaltung erfolgt die Aufladung des Kondensators so langsam, dass die Kontakte des rotierenden Schalters 3 sich bereits weit entfernt haben, ehe an dem Kondensator 4 eine beträchtliche, zur Funkenbildung an der Kontaktstrecke führende Spannung sich ausgebildet hat.
Der Kondensator enthält dann während der Cffnungsphase des Unterbrechers allmählich die der Spannung der Stromquelle 1 entsprechende Aufladung und wird beim Schliessen der Kontaktstrecke 3 dann über die Kontaktstrecke und die Drossel relativ langsam entladen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur verlustlosen Regelung eines von einer Gleichspannungsquelle gespeisten Motors, insbesondere zur Regelung eines Eldktrokarrens, unter Anwendung eines in bezug auf das Verhältnis seiner Kontaktgabezeiten zu seinen Unterbrechungszeiten regellbaren rotierenden Schalters, bei der parallel zu der Kontaktstrecke des Schalters ein vorzugsweise elektrolytischer Kondensator angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass d : r Speisestromkreis des Motors und der Entladestromkreis des Kondensators induktiv miteinander so verkoppelt sind, dass bei Schliessen des Schalters der den Kondensator ent- ladende Strom Leistung an den zu regelnden Motor abgibt.
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