AT329685B - Dreipunktregler - Google Patents

Dreipunktregler

Info

Publication number
AT329685B
AT329685B AT623372A AT623372A AT329685B AT 329685 B AT329685 B AT 329685B AT 623372 A AT623372 A AT 623372A AT 623372 A AT623372 A AT 623372A AT 329685 B AT329685 B AT 329685B
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
control
output
resistor
motor
voltage
Prior art date
Application number
AT623372A
Other languages
English (en)
Other versions
ATA623372A (de
Original Assignee
Printed Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB3376771A external-priority patent/GB1416681A/en
Application filed by Printed Motors Ltd filed Critical Printed Motors Ltd
Publication of ATA623372A publication Critical patent/ATA623372A/de
Application granted granted Critical
Publication of AT329685B publication Critical patent/AT329685B/de

Links

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung bezieht sich auf einen Dreipunktregler für einen über zwei steuerbare bidirektionale   Leistungs-Halbleitergleichrichter   mit Impulsen oder Wechselstromhalbwellen einer Speisequelle gespeisten Motor. 



   Im besonderen jedoch nicht ausschliesslich ist die Erfindung bei trägheitsarmen Elektromotoren anwendbar, beispielsweise bei dem Motorentyp, bei dem der Anker im wesentlichen plattenförmig ist und   z. B.   aus einer oder mehreren dünnen Folien aus Isoliermaterial besteht, auf die nach der sogenannten gedruckten Schaltkreistechnik ein Leitermuster aufgetragen ist. 



   Es ist ein Dreipunktregler bekannt, der hauptsächlich durch die Verwendung zweier symmetrischer Kreise ausgezeichnet ist, die gegenseitig verriegelbar sind, damit eine gleichzeitige Durchschaltung beider Kreise vermieden ist. Dieses Grundprinzip wird zur Phasensteuerung verwendet, wodurch aber keine Impulse konstanter
Amplitude und Dauer erzeugt werden. Diese Methode wird im englischen Sprachraum als "Burst-Fire-Control" bezeichnet und bei der eine Mehrzahl von Impulsen konstanter Folgefrequenz in einer ersten Aussendung einem
Motor zugeführt wird, worauf eine weitere Aussendung von Impulsen folgt. Es ist dabei notwendig eine
Aussendung von Impulsen mit mindestens etwa 5 oder 6 Impulsen anzuwenden, um den eine hohe Induktanz aufweisenden Motor in Umdrehung zu halten. 



   Zur vollen Ausnutzung von Motoren mit gedrucktem Rotor musste eine neue Antriebstechnik entwickelt werden, weil gefunden wurde, dass sie bereits auf einen einzigen Impuls aus einer Impulsquelle oder aus einer
Wechselstromquelle reagieren. 



   Die Erfindung betrifft ein System, bei dem einzelne Impulse von konstanter Dauer und Amplitude dem
Motor mit einer veränderlichen Rate zwischen 0 Hz und der maximalen Frequenz der Impulsquelle,   z. B.   also
50 Hz bei einer Wechselstromquelle dem Motor zugeführt werden, worauf sich, falls notwendig, gemäss der genannten "Burst-Fire"-Methode Aussendungen von 50 Hz-Impulsen anschliessen können. 



   Mit dieser erfindungsgemässen Technik können Impulsfolgefrequenzen bis zu 4 kHz angewendet werden. 



   Gemäss der Erfindung ist somit ein Dreipunktregler für einen über zwei steuerbare bidirektionale
Leistungs-Halbleitergleichrichter mit Impulsen oder Wechselstromhalbwellen einer Speisequelle gespeisten Motor, mit einem Operationsverstärker mit einer einen Integrierkreis enthaltenden Rückkopplungsschleife, und mit einem von der Speisequelle synchronisierten Steuergenerator für die beiden Halbleitergleichrichter in
Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Operationsverstärkers, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuergenerator ein
Kipposzillator mit einer ersten Serienschaltung eines ersten Steuer-Triacs und einer ersten Gleichrichterdiode und mit einer zweiten Serienschaltung eines zweiten Steuer-Triacs und einer zweiten Gleichrichterdiode vorgesehen ist, bei welchen Serienschaltungen die beiden Gleichrichterdioden gegensinnig gepolt sind,

   und dass die
Zündelektroden der beiden Steuer-Triacs über je eine weitere Steuerdiode an den Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen sind. 



   Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses Dreipunktreglers ist vorgesehen, dass die Parallelschaltung der beiden, aus dem Steuer-Triac und der Gleichrichterdiode bestehenden Serienschaltung mit einem gemeinsamen Arbeitswiderstand verbunden ist, und dass der Verbindungspunkt dieses Arbeitswiderstandes mit der Parallelschaltung an eine Umschaltstufe zur Steuerung der Halbleitergleichrichter angeschlossen ist. 



   Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass jeweils zwischen dem Steuer-Triac und der diesem zugeordneten Gleichrichterdiode ein Arbeitswiderstand geschaltet ist und jeweils diese Arbeitswiderstände durch die Emitter-Basis-Strecke von zwei Schalttransistoren kurzschliessbar sind, welche von entgegengesetztem Leitungstyp sind und deren Emitter an die Umschaltstufe zur Steuerung der Halbleitergleichrichter angeschlossen sind. 



   Ferner ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Steuerstrecken der beiden Steuer-Triacs über weitere Transistorschalter kurzschliessbar sind, deren Steuerelektroden über je eine Hilfsdiode mit zueinander entgegengesetzter Leitrichtung an einem gemeinsamen der beiden Pole der Speisequelle angeschlossen sind. 



   Ein Dreipunktregler mit einem oder mehreren der vorstehenden Schaltungsglieder kann ferner ausgestattet sein durch die Reihenschaltung zweier entgegengesetzt gepolter Zenerdioden und eines Stellwiderstandes, die an den Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen ist, wobei der Abgreifer des Stellwiderstandes an den Eingang der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers und an den Ausgang des Kipposzillators angeschlossen ist und schliesslich auch dadurch, dass der im Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers geschaltete Integrator mit einem einstellbaren Entladewiderstand überbrückt ist. 



   Die Erfindung wird im folgenden an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen erläutert ; es zeigen Fig. l ein Schaltbild eines Integrators mit einer Totband-Einrichtung, Fig. 2 ein Schaltbild eines Modulators, Fig. 3 ein Schaltbild eines weiteren Integrators mit einer Steuerung für variable Streuung und mit einer Totband-Einrichtung und Fig. 4 ein Schaltbild einer vollständigen Steuerung, ferner veranschaulichen Fig. 5 ein detailliertes Schaltbild der Steuerung nach Fig. 4, Fig. 6 ein Schaltbild einer Thyristor-Zündschaltung, Fig. 7 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Modulators und schliesslich Fig. 8 ein Schaltbild einer Hochfrequenz-Leistungsausgangsstufe. 



   In den im folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung werden dem zu steuernden Motor Stromimpulse zugeführt. Die den Motor speisende Leistungsstufe arbeitet mit einer Zweiweg-Schalteinrichtung. vorzugsweise einem Zweiweg-Wechselstromthyristor (Triac) zur Schaltung der Halbwellen einer Versorgung. Es 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 gibt zwei Schaltungstypen, die hinsichtlich der Betriebsfreuqenz und der Dauer der dem Motor zugeführten
Impulse voneinander verschieden sind. Beispielsweise können bei dem einen Schaltungstyp Stromimpulse von
10 msec entsprechend einer Frequenz von 50 Hz verwendet werden, während bei dem andern Impuls von   200 p. sec   bei einer Frequenz von 3, 3 kHz verwendet werden können.

   Dieser Hochfrequenz-Impulsbetrieb ist möglich, wenn der gesteuerte Motor eine ausreichend kleine Trägheit besitzt ; ein typischer Motor hat etwa einen niederohmigen Ankerwiderstand von beispielsweise   l   Q und eine Induktivität von   50 p. H,   was eine Zeitkonstante von   50 p. sec   ergibt. 



   In einer Ausführungsform bildet die Erfindung eine Schrittsteuerung, bei der die Ausgangssignale aus einer
Folge von Schaltschritten bestehen, von denen jeder maximale Ausgangsleistung hat. Die Schrittgeschwindigkeit ist einstellbar und eine Funktion eines   Verstärkereingangssignals.   Jeder Schritt besteht aus einer Halbperiode einer Bezugsfrequenz, die entweder intern erzeugt wird oder aus einer externen Versorgung stammt. Die Polarität des Eingangssignals bestimmt, ob positive oder negative Halbperioden der Bezugsfrequenz erzeugt werden. 



   Bei dieser Schrittsteuerung sind die Kennlinien für offenen Regelkreis ähnlich wie bei einer konventionellen
Schrittsteuerung. Vor Beschreibung der Übertragungs-Kennlinien dürfte es zweckmässig sein, gewisse im folgenden verwendete Ausdrücke zu erläutern. 



   Das Proportionalband ist der Eingangs- oder Fehlersignalbereich, in dem eine Proportionalwirkung stattfindet, d. h. in dem das Signal bewirkt, dass die Ausgangseinrichtung um einen dem Fehlersignal proportionalen Weg mit Höchstgeschwindigkeit bewegt wird. Die Breite des Proportionalbandes steht in umgekehrter Beziehung zur Verstärkung der Steuerung, d. h., dass eine Steuerung mit breitem Proportionalband geringe Verstärkung hat. 



   Integralwirkung ist diejenige Wirkung einer Steuerung, bei der sich der motorische Verbraucher mit einer zu dem Fehlersignal proportionalen Geschwindigkeit bewegt. 



   Integralzeit ist diejenige Zeit, die der motorische Verbraucher benötigt, um sich um einen Weg unter der
Integralwirkung zu bewegen, der dem unter der Proportionalwirkung zurückgelegten Weg äquivalent ist. 



   Differentialwirkung ist diejenige Wirkung, gemäss der sich der motorische Verbraucher um einen zur Änderungsgeschwindigkeit des Fehlersignals proportionalen Weg bewegt oder das Verhältnis (Proportionalband zu
Steuerungsverstärkung) ändert sich mit der Anderungsgeschwindigkeit des Fehlersignals. 



   Eine diskontinuierlich arbeitende Schritt-Steuerung ist eine Steuerung, bei der ein motorischer Verbraucher beliebiger Nennleistung in einer Reihe von Schaltschritten,   u. zw.   jeweils mit maximaler Ausgangsleistung angetrieben wird. Die (oben definierte) Integralwirkung wird durch Änderung der Geschwindigkeit erzielt, mit der diese Schritte auftreten. Die Position, die die Einrichtung einnimmt, ist dabei stets eine Funktion der Zeit, während der das Ausgangssignal angelegt worden ist und nicht sein Analogwert. Die Ausgangseinrichtung integriert also das Ausgangssignal über der Zeit. 



   Eine kontinuierlich arbeitende Steuerung unterscheidet sich von der diskontinuierlich arbeitenden Steuerung dadurch, dass sie ein kontinuierliches analoges Ausgangssignal (Spannung oder Strom) erzeugt, das zur Steuerung verschiedener Einrichtungen benutzt werden kann. Die Position, die die Einrichtung einnimmt, steht dabei stets in direkter Beziehung zu diesem Ausgangssignal. Die Integration in einer diskontinuierlichen Schritt-Steuerung unterscheidet sich dabei von derjenigen einer kontinuierlichen Steuerung, dass sie in der Ausgangseinrichtung stattfindet. Demgegenüber erfolgt die Integration bei der kontinuierlichen Steuerung innerhalb der Steuerung. 



   Das Ansprechverhalten der Steuerung bei offenem Regelkreis auf ein Schritt-Eingangssignal besteht in der Lageänderung des motorischen Verbrauchers bei einer an der Eingangsklemme des Verstärkers liegenden Schrittspannung. Beispielsweise spricht die zu beschreibende Steuerung auf ein Schritt-Eingangssignal in zwei verschiedenen aufeinanderfolgenden Modi   an :   In dem ersten Modus ist das Ansprechverhalten proportional, und der Motor läuft während einer der Grösse des Schrittsignals proportionalen Periode mit maximaler Drehzahl. In dem zweiten Modus ist das Ansprechverhalten integral, und der Motor läuft mit einer der Grösse der Schrittspannung proportionalen Geschwindigkeit. 



   Bei einer kontinuierlich arbeitenden Steuerung tritt die Proportionalwirkung innerhalb praktischer Grenzen augenblicklich ein. Die Differentialwirkung hat zur Folge, dass sich der motorische Verbraucher in Abhängigkeit von einem Stufen-Eingangssignal während der proportionalen Periode um einen maximalen Weg bewegt. Dieser Weg ist für eine sich langsam ändernde Eingangsspannung reduziert. 



   Negation ist der Vorgang der Verkleinerung des Signals am Eingang eines Verstärkers oder einer sonstigen elektronischen Einrichtung durch die Wirkung einer negativen Rückkopplungsspannung oder eines negativen Rückkopplungsstromes. 



   Im folgenden sollen noch vor Beschreibung des Systems als Ganzem zweckmässigerweise einzelne Bauelemente eines kompletten Systems beschrieben werden. 



   Fig. l zeigt ein Blockschaltbild eines Integrierers, der einen   Operationsverstärker --10-- mit   negativer Rückkopplung umfasst. Die negative Rückkopplung wird von einem zweiten   Operationsverstärker--11--   gebildet, der zusammen mit einem   Rückkopplungskondensator--12--als   Integrator arbeitet. Der Verstärker   --10-- ist   mit einem Eingangswiderstand--13--sowie mit   Rückkopplungswiderständen-14   und 15-- 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 versehen. Der   Verstärker --10-- gibt   bei Anlegen eines Schritt-Eingangssignals ein Ausgangssignal ab, das so lange besteht, bis der Integrator sich aufgeladen hat und das Eingangssignal negiert. 



   Die Zeitspanne, während der das Ausgangssignal besteht, ist also eine Funktion der Integrier-Zeitkonstante und der Amplitude des Schritt-Eingangssignals ; angenommen, der Integrator erzeugt ein sich linear änderndes
Integrations-Ausgangssignal, so ist die Zeitdauer des Ausgangssignals bei fester Integrator-Zeitkonstante proportional zur Grösse des Schritt-Eingangssignals. 



   Bei einem in der Praxis ausgeführten System besteht ein totes Band, wobei ein Eingangssignal innerhalb des toten Bandes keine Änderung des Ausgangssignals erzeugt. In einem derartigen Fall tritt eine Integration nur dann auf, wenn das Ausgangssignal des Verstärkers festgelegte, das tote Band definierende positive oder negative
Spannungspegel überschreitet, und die Integration hört auf, wenn das Schritt-Eingangssignal so stark negiert wird, dass es in diesen Bereich fällt. Die festgelegten Spannungspegel sind in Fig. 1 als positiv bzw. negativ ansprechende   Schalter--16   und 17--in der Rückkopplungsschleife dargestellt. 



   Ist der Integrator nicht mit einem Entladeglied ausgebildet und wird die integrierte Spannung nicht durch
Streuung reduziert, so bleibt das System unendlich lange in diesem Zustand und mit diesem Wert des
Ausgangssignals. Besteht jedoch durch den Integrator ein Entladepfad, wie er in Fig. 1 durch einen
Entladewiderstand--18--dargestellt ist, so hört der Integrator nach einem von der Streuung abhängigen
Zeitintervall auf, das Eingangssignal zu negieren, das Verstärker-Ausgangssignal überschreitet den bestimmten
Pegel und die Integration beginnt erneut. Auf diese Weise wiederholt das System nach Fig. 1 seine Funktion immer wieder mit einer festen Rate, die von den verschiedenen festen Konstanten in dem Kreis einschliesslich der Integrationsgeschwindigkeit, der Streuung, der Verstärkung und der Schalthysterese bestimmt wird.

   Die negative und positive Schalthysterese ist wichtig ; ohne sie brauchte der Integrator sich nur um eine sehr kleine
Spannung zu ändern, um die Integration wieder aufzunehmen, so dass ein hochfrequenter Schwingungszustand bewirkt würde. 



   Die in der Steuerung verwendeten elektronischen Schalteinrichtungen können vorteilhafterweise Triacs sein, die mit positiven oder negativen Impulsen gesteuert werden können. In Fig. 2 sind zwei   Triacs--19   und 20-- mit einem gemeinsamen   Widerstand --21- als   Verbraucher gezeigt, wobei der eine von einer positiven
Spannung über eine   Diode 22und   der andere von einer negativen Spannung über eine   Diode--23--   gesteuert, der negativ gesteuerte   Triac--20--über   eine Diode--24--aus der negativen Halbwelle einer
50 Hz-Versorgung und der positiv gesteuerte   Triac --19-- über   eine   Diode--25--aus   der positiven Halbwelle dieser Versorgung gespeist wird. Die Polarität des Steuersignals bestimmt also, welcher Triac leitet.

   Das Ausgangssignal des Demodulators wird aus der Spannung an dem   Widerstand --21-- erhalten.   Es ist sehr zweckmässig, dass ein Triac zu Beginn der jeweiligen Halbwelle eingeschaltet wird. Dies lässt sich nach der in Fig. 2 gezeigten Schalteinrichtung dadurch erzielen, dass das Steuer- oder Gattersignal ausserhalb der erforderlichen Steuerperiode der Speisefrequenz, d. h. zwischen 0 und 10 bzw. zwischen 180 und 1900 zu Null kurzgeschlossen wird. Die Steuerstrecken werden durch   Transistoren--26, 27-- kurzgeschlossen,   deren Basiselektroden dadurch geschaltet werden, dass ihnen die Speise-Wechselspannung über Gleichrichter   --28, 29--mit Kondensator-Widerstand-Siebgliedern--30, 31--zugeführt   wird. 



   Wird die Aufladegeschwindigkeit des   Kondensators --12-- des   Integrators während dieser anfänglichen proportionalen Periode geändert, ohne die Integralwirkung zu beeinflussen, so ist ein dritter Parameter eingeführt worden, der praktisch eine Bestimmung ermöglicht, wie lange nach Anlegen eines Schritt-Eingangssignals die Ausgangseinrichtung mit maximaler Geschwindigkeit läuft. Diese Integrations-Beschleunigungsmöglichkeit lässt sich nach dem in Fig. 3 gezeigten Integrator dadurch erzielen, dass zwei gegeneinander geschaltete Zenerdioden --32, 33--verwendet werden, die so ausgewählt sind, dass sie die Stromleitung erst beenden, wenn das Negationssignal in der Nähe desjenigen Wertes liegt, der für eine vollständige Negation erforderlich ist.

   Die entgegengesetzt und in Reihe geschalteten   Zenerdioden --32, 33- liegen   parallel zum Ausgang des   Operationsverstärkers --10-- und   in Reihe mit einem Potentiometer--34--, wobei die daran abgegriffene Spannung dem Eingang des zweiten   Verstärkers --11-- zugeführt   wird. Fig. 3 zeigt einen weiteren Verstärker   - 35--,   der als Hilfsverstärker zweckmässigerweise eingefügt sein kann. 



   Während der stromleitenden Periode wird die Aufladegeschwindigkeit des Integrators dadurch erhöht, dass die Spannung von dem   Potentiometer --34-- dem   Summenpunkt des   Verstärkers--11--zugeführt wird ;   dabei gestattet das   Potentiometer--34--eine   Einstellung dieses zusätzlichen Ladestromes auf den erforderlichen Wert. 



   Eine wichtige Eigenschaft des Integrators besteht darin, dass die am Ausgang auftretende Geschwindigkeit der Spannungsänderung konstant und nicht eine Funktion der Einstellung des Entladewiderstandes--18--ist. Dies bedeutet, dass stets eine Halbperiode der Versorgungsfrequenz ausreicht, um die Integrator-Negationsspannung durch die Hysterese der Triac-Gatterbedingungen zu führen ; es wird also nur eine Halbperiode erzeugt, bevor die Triac-Schaltspannung so stark negiert ist, dass sie in das tote Band fällt. 
 EMI3.1 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 Verstärkerausgangsspannung wird zwei getrennten   Verstärkern --42, 43-- mit   einstellbarer Verstärkung zugeführt, von denen der   Verstärker-42-einen   Umschaltverstärker bildet. 



   Das Ausgangssignal des   Verstärkers-42-wird   positiven und negativen   Fehlerdetektoren-44, 45--   zugeführt. Überschreiten die Ausgangssignale einen bestimmten Wert, so wird ein Umschaltrelais-46-in Abhängigkeit von der Ausgangspolarität betätigt. Die Wirkung dieses Relais besteht darin, das Ausgangssignal zu einer Versorgung mit verminderter Spannung zu führen, wenn das Fehlerausgangssignal in dem System unter einen bestimmten Pegel fällt. 



   Der andere   Verstärker --43-- ist   ein Proportionalband-Verstärker, der ebenfalls aus dem Summenverstärker gespeist wird. Der Verstärkungsfaktor dieses Verstärkers bestimmt das Proportionalband des Systems. Das Ausgangssignal des   Verstärkers --43-- wird   dem invertierenden Eingang eines Integrations-Summenverstärkers--47--zugeführt. 
 EMI4.1 
 beschrieben. 



   Der Modulator-Steuerverstärker --48-- hat einen festen niedrigen Verstärkungsfaktor. Der Modulator   --49-- wird   mit einer Versorgungs-Wechselspannung von 50 Hz oder einer andern Netzfrequenz gespeist, und die modulierenden Triacs sind so eingestellt, dass sie bei einer festen positiven bzw. negativen Spannung am Modulatoreingang, beispielsweise bei 3 V positiv bzw. negativ, schalten. Ist der Verstärkungsfaktor des Modulator-Steuerverstärkers auf den Wert 3 eingestellt, so entspricht dies einer Spannung von 1 V am Ausgang des Integrations-Summenverstärkers --47--. Die beiden Zenerdioden-50, 51-schalten beispielsweise bei
5 V und wirken nur dann, wenn der Steuerverstärker gesättigt ist.

   Wie in Fig. 2 sind die beiden Triacs in dem   Modulator--49--so   angeordnet, dass der eine einschaltet und die positive Halbwelle der anliegenden Wechselspannung leitet, wenn das Steuersignal positiv ist, und der andere die negative Halbwelle leitet, wenn das Steuersignal negativ ist. Ein dritter in Fig. 4 nicht dargestellter Triac dient dazu, die positiven und negativen Halbwellenimpulse von den beiden andern Triacs zu einer Spannung gegenüber der Nullspannungslinie zu kombinieren. Die beiden Transistoren, die dazu dienen, beim Auftreten des Ausgangssignals von dem Modulator-Steuerverstärker einen Kurzschluss herzustellen, verhindern, dass die Triacs ausser während der gewünschten Periode zu Beginn der jeweiligen Halbwelle zünden. 



   Der Integrator --54-- wird mit zwei Signalen gespeist, von denen das erste, wie oben beschrieben, von den beiden Zenerdioden--50, 51--abgeleitet wird, während das zweite Signal durch die von der 
 EMI4.2 
 zweckmässigerweise um zwei gegeneinander gepolte Elektrolyt-Kondensatoren handelt. Der Widerstand--58-hat zwei Funktionen : Er bestimmt den Verstärkungsfaktor des Integrators und damit die maximale Ausgangsspannung, und er bestimmt die Kondensator-Entladegeschwindigkeit. Die Grösse des Fehlersignals, gegenüber der die Integration wirksam ist sowie die Geschwindigkeit, mit der sich die Integrations-Kondensatoren bei einem gegebenen Fehler entladen, werden somit von dem Wert des   Widerstandes --58-- festgelegt.   



   Die Halbwellen-Spannungen der   Schalteinrichtung --49-- werden   einer Impulsformerstufe-61zugeführt. Der Eingang dieser Impulsformerstufe umfasst pnp-und npn-Transistoren, die jeweils die positive oder negative Halbwelle schalten. Die Vorderflanke der sich ergebenden Rechteckwelle wird differenziert und über die Kontakte des   Umschaltrelais-64-einem   von zwei Thyristorimpuls-Zündtransformatoren --62,63-zugeführt. 



   Mit dem oben erwähnten Impulsleitrelais --46-- stehen die zwei   Übertragerstufen-62, 63--in   Verbindung. Das Ausgangssignal der Impulsformerstufe wird über die Kontakte--64--des Relais--46-der einen oder andern   Übertragerstufe--62, 63--zugeführt ; die Übertragerstufen   steuern ihrerseits Triacs   --65   bzw. 66--, die einem   Motor --68-- eine   geringere oder eine grössere Spannung von der Wicklung eines   Speisetransformators--67--zuführen.   



   Die Anordnung der Fig. 4 ist in Fig. 5 genauer bzw. detailliert dargestellt. In beiden Figuren tragen gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen. 



   In Fig. 5 sind die beiden   Triacs--68, 69--des Modulators--49--in   Verbindung mit einem weiteren   Triac --70-- gezeigt.   Die   Impulsformerstufe-61-umfasst Eingangstransistoren-71   und 72-sowie einen Ausgangstransistor-73--. 



   In den Übertragerstufen werden die Eingangssignale aus der Impulsformerstufe --61-- über den   Umschaltkontakt--64--und   einen Impulstransformator --75-- einem Steuer-Thyristor --76-- zugeführt, 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 der in seinem Kathodenkreis einen   Kondensator --77-- mit   einem parallelgeschalteten Widerstand-78aufweist.

   Die Anode des Thyristors -76-- ist über einen   Widerstand--79--mit   einem Kondensator - verbunden, der über einen   Widerstand --81-- aus   einem   Brückengleichrichter-82-gespeist   
 EMI5.1 
 Ausgangsimpulse der Impulsformerstufe--61--, die die entgegengesetzte Polarität aufweisen, ist eine ähnliche Schaltung vorgesehen, die einen Transformator--86--, einen weiteren Steuer-Thyristor--87--, einen   Kondensator --88-,   einen   Widerstand -89-- und   einen   Widerstand--90--aufweist.   Durch die Polarität des Eingangsimpulses schaltet der betreffende Steuer-Thyristor--76 bzw.   87--ein   und lädt den Kondensator   --77   bzw.

   88--, bis der fliessende Strom unter den erforderlichen Haltestrom fällt, wobei der Thyristor dann abschaltet ; die Versorgung wird dabei durch die Zeitkonstante des Kreises--80, 81--begrenzt. 



   Die an dem Kondensator-77 bzw. 88-auftretende Spannung liegt über einem Diac-92 bzw. 93-am Gatter eines Triacs-94 bzw. 95--, wobei Impulse erzeugt werden, bis der Kondensator-77 bzw. 88-entladen ist. Es ist festzustellen, dass es mit einem trägheitsarmen Motor geringer Induktanz, wie er von einem solchen mit gedruckter Ankerschaltung gebildet wird, möglich wird, die von dem Anker erzeugte Gegen-EMK als Kennwert der Ankerbewegung zu verwenden, um eine weitere Speisung des Ankers zu unterbrechen, wenn beispielsweise ein angetriebenes Element einen formschlüssigen Anschlag erreicht. Bei einem konventionellen Motor ist die Wicklungsinduktanz zu gross, um einen raschen Abfall der Gegen-EMK zu erreichen.

   Durch Verwendung beispielsweise eines Thyristors und eines Widerstandes für die negative Halbperiode der angelegten Spannung wird also eine Messspannung erzeugt, die zur Steuerung verwendet werden kann. 



   Fig. 6 zeigt eine Thyristor-Zündschaltung, die die Erzeugung einer Folge von Impulsen hoher Energie in Abhängigkeit von einem einzelnen Impuls geringer Energie gestattet und zur Triggerung von Thyristoren 
 EMI5.2 
 Kathoden von   Dioden--104   und 105--angeschlossen ist. Die Anoden der   Dioden--104   und   105--sind   an Wicklungen--106 und 107--eines Transformators--108--mit Mittelabgriff angeschlossen, so dass die Spannungen an den beiden Anoden gleiche Amplitude haben und um 1800 phasenverschoben sind. Der Mittelabgriff zwischen den   Wicklungen--106   und   107--ist   an einem Punkt mit Null-Potential abgenommen. 



  Die Kathode des   Thyristors--102--ist   mit dem Null-Potential über einen Kondensator--109--verbunden, zu dem ein   Widerstand --110-- parallelgeschaltet   ist. Zwischen der Kathode des   Thyristors --102-- und   einem   Widerstand --113--liegt   ein Diac--111--in Serie mit einem Begrenzungswiderstand--112--. Das andere Ende des   Widerstandes--113--ist   an das Null-Potential angeschlossen. 



   Ein Eingangsimpuls an der   Wicklung --100- schaltet   den   Thyristor --102-- ein,   und der   Kondensator --109- lädt   sich mit einer von dem Widerstand--103--bestimmten Geschwindigkeit. Die Spannung am   Kondensator --109- steigt   auf einen Wert, bei dem der Diac--111--einschaltet, woraufhin 
 EMI5.3 
 Stromflusses durch den Diac nötig ist ; der   Thyristor--102--bleibt   jedoch durch die Wirkung des   Widerstandes--110--und   des   Kondensators--109--im   leitenden Zustand, bis der Strom unter den Haltewert fällt. Daraufhin steigt die Spannung am   Kondensator--109--wieder   an, bis der   Diac--111--   wieder einschaltet.

   Dieser Zyklus wiederholt sich über einen Teil der Halbperiode der Spannung aus dem Transformator--108--, wobei am Ende dieser Periode der Thyristor--102--ausschaltet ; dadurch wird in Abhängigkeit von dem Eingangsimpuls eine Reihe von Impulsen erzeugt. 



   Wie hier beschrieben, lassen sich Schaltungen entwerfen, die ein höchst zufriedenstellendes Mass an Steuerung vermitteln. Als Integralwirkung kann die Ausgangsimpulsfrequenz gegenüber dem Eingangssignal durch Verstellung eines vorher eingestellten Steuerkopfes verändert werden. Bei minimaler Einstellung hat der Ausgangsimpuls höchste Folgefrequenz, d. h. die Bezugs-Versorgungsfrequenz, wenn das Eingangssignal der Steuerung das vorgewählte elektrische tote Band gerade überschreitet. Bei der maximalen Einstellung erreicht die Ausgangsimpulsfrequenz die Maximalfrequenz so lange nicht, als das Eingangssignal den vorgewählten Maximalwert hat.

   Die Beziehung zwischen dem Eingangssignalpegel und der Ausgangssignalfrequenz kann linear gemacht werden, und der Bereich der zur Verfügung stehenden Integralzeiten gestattet auf Grund der Flexibilität der Bauweise die Verwendung als schneller Positions-Servomechanismus oder als Ventileinstell- und Steuermechanismus bei Vorgängen, wo Verzögerungen von Minuten auftreten können. 



   Wird das Versorgungsnetz auch als Bezugsfrequenzgeber benutzt, so wird ein Bidirektional-Thyristor verwendet, um die negativen oder die positiven Halbperioden des Versorgungsnetzes auf die   Ausgangslast'zu   schalten. Die Anzahl der pro Einheitsperiode geschalteten Halbperioden ist eine Funktion des Eingangssignalpegels und der Einstellung der Integralwirkung. Der mit einem gedruckten Läufer ausgebildete Motor ist als Ausgangslast für die Steuerung besonders geeignet, und bei Verwendung in Verbindung mit einem 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 
Triac lässt sich Hochleistung billig schalten. Bei höheren Bezugsfrequenzen werden abwechselnd schaltende
Halbleiter verwendet. Die maximale Schaltfrequenz wird von den Motorverlusten, dem Nutzungsfaktor und dem zulässigen Motorwirkungsgrad bestimmt. 



   Bei vielen Anwendungsfällen für Servomechanismen, die keine kontinuierliche Steuerung erfordern, hat die beschriebene Steuerung mit einem mit einem gedruckten Läufer ausgebildeten Motor beispielsweise den Vorteil, dass sich schnell reagierende Stellungs-Servoeinrichtungen bauen lassen, ohne auf Tachogeneratoren zurückzugreifen, da das Inkrement-Verfahren flexible Näherungsgeschwindigkeiten zulässt. Dabei kann überschwingen beseitigt werden, und mechanisches Spiel lässt sich durch langsames Annähern an den
Abweichpunkt aus nur einer Richtung ausschalten. Es wird stets maximales Drehmoment entwickelt. Die bei
Gleichstromsystemen bekannten Probleme der Trägheit und der Verzögerung lassen sich dadurch lösen, dass die   Integralwirkungs-Steuerung   auf optimale Näherungsgeschwindigkeiten eingestellt wird.

   Der Betrieb mit Triacs gestattet die Steuerung hoher Leistungen mit minimalem Kosten- oder Raumaufwand. Dabei können
Steuereinheiten eingekapselt und mit extern zugänglichen Einrichtungen zur Steuerung des Proportionalbandes und der Integralzeit versehen werden. 



   Das Auflösungsvermögen des Systems wird von der Dauer eines Ausgangssignal-Inkrements oder -Schrittes und der gesamten Bewegungszeit der Ausgangseinrichtung bestimmt. Beispielsweise hätte ein Schrittmotor mit einer vollen Bewegungszeit von 2 sec und einer Schrittimpulslänge von 10   m/sec   ein maximales
Auslösungsvermögen von etwa 1 : 200. Eine erhebliche Verbesserung der Leistung lässt sich durch automatische
Reduzierung der Schrittgrösse innerhalb des Abgleichbereiches des Systems erzielen. 



   Dies wird dadurch erreicht, dass die beiden Ausgangs-Triacs sowie ein Speisetransformator mit Abgriff an einem von den dynamischen Eigenschaften des Systems bestimmten, vorher eingestellten Punkt betrieben werden, wobei die logische Schaltung die Gatterimpulse an den an eine niedrige Versorgungsspannung angeschlossenen zweiten Triac   zurückleiten.   Die Voreinstellung des genannten Arbeitspunktes kann über ein
Potentiometer erfolgen, das an der Fronttafel des Gerätes montiert ist. 



   Um die Einschränkungen relativ niederfrequenter Schritte des mit einer Bezugsfrequenz von 50 Hz arbeitenden Systems zu beseitigen, kann mit einer intern erzeugten Bezugsfrequenz gearbeitet werden. Diese
Frequenz kann beliebigen Wert haben ; beispielsweise hat sich ein System mit 1 kHz als praktisch erwiesen. 



   Fig. 7 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausbildung des Modulators, der zur Erzeugung von positiven und negativen Signalen dient und bei Hochfrequenz an Stelle der gemäss Fig. 2 oder 5 vorgesehenen Triacs verwendet werden kann. 



   Gemäss Fig. 7 werden zwei   Triacs--130, 131--von   Eingangsimpulsen getriggert, die über entgegengesetzt gepolte   Dioden--132, 133--zugeführt   werden. Die Triacs werden über   Dioden--134   und   135--sowie     Widerstände --136   und 137--gespeist. Die Spannung an den Widerständen liegt an den Basiselektroden von Transistoren--138 bzw. 139--, die entgegengesetzte Leitungstypen sind und an deren   Kollektor-Lastwiderständen--140   bzw. 141--Ausgangssignale bei--142 bzw. 143--erzeugt werden. 



   Fig. 8 zeigt ein Schaltbild für die Leistungsstufe einer zur Verwendung mit Hochfrequenz geführten Steuerschaltung ; hiebei umfasst die Schaltung Klemmen--150, 151--zum Anschluss an eine Gleichstromquelle, etwa eine gleichgerichtete Wechselstromquelle. Diese Quelle dient zur Speisung eines Gleichstrommotors--152--. Die Speisung des Motors wird durch steuerbare Silizium-Gleichrichter oder Thyristoren oder äquivalente Halbleiter-Schalteinrichtungen in Verbindung mit einem   Kondensator-153-   gesteuert, der durch entsprechendes Schalten der Thyristoren über die Motorwicklung geladen und entladen wird. 



   Die Triggerpotentiale für die Thyristoren werden von einer   Trigger-Steuereinheit--154--geliefert,   die, wie oben beschrieben, Triggerimpulse, jedoch mit verhältnismässig hoher Frequenz, erzeugt ; daher hat auch der dem Motor zugeführte Strom die Form von rasch auftretenden Stromimpulsen. 



   Nach Fig. 8 sind acht Thyristoren-161 bis   168-vorgesehen,   wobei die Thyristoren-161 und 162-sowie die Thyristoren-163 und 164-jeweils in Serie zwischen den Klemmen-150 und 151-eingeschaltet sind. Der   Motor --152-- liegt   zwischen dem Verbindungspunkt-A-der Thyristoren-161 und 162-sowie dem   Verbindungspunkt-B-der Thyristoren-163   und 164--. Die Thyristoren-165 und   166-- sind   zwischen dem Verbindungspunkt-A-und einer Klemme des Kondensators --153-- mit entgegengesetzter Polung parallelgeschaltet ; die andere Klemme des   Kondensators--153--ist   an die Klemme   --151--   der Gleichstromquelle angeschlossen.

   Die Thyristoren--167 und   168--liegen   ebenfalls entgegengesetzt gepolt und parallel zwischen dem   Verbindungspunkt-B-und   der genannten einen Klemme des Kondensators--153--. Die   mit--a   bis d--bezeichneten Trigger-Elektroden sämtlicher Thyristoren sind an die entsprechend bezeichneten   Ausgänge--a   bis d--der Steuereinheit--154--angeschlossen. 



   Zunächst werden die Thyristoren--161 und 168--eingeschaltet, und es fliesst ein Strom von der   Klemme --150-- über   den   Thyristor --161-- durch   den   Motor--152--,   über den Thyristor--168-und den Kondensator--153--, so dass sich dieser auflädt und der Ladestrom den Motor erregt. Der Ladestrom nimmt exponentiell ab, bis die Thyristoren--161 und 168--infolge des fehlenden Haltestroms abschalten. Dann werden die Thyristoren--166 und 164--eingeschaltet, so dass der Kondensator entladen wird, wobei der Entladestrom den Motor in der gleichen Richtung durchsetzt und damit die Motorerregung aufrechterhält. Dieser Zyklus wird dann wiederholt. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



   Der Motor lässt sich in der entgegengesetzten Richtung antreiben, indem zunächst die Thyristoren-163 und 165-zur Aufladung des Kondensators und dann die Thyristoren-167 und 162-zur Entladung des Kondensators eingeschaltet werden. 



   Die Betriebsfrequenz kann hoch sein, wobei sich eine Frequenz bis zu 4 kHz als praktisch erwiesen hat. 



  Die Kapazität des   Kondensators--153--wird   mit Rücksicht auf die Betriebsfrequenz und den Widerstand der Motorwicklungen gewählt. Die Versorgungsspannung an den   Klemmen-150   und 151-wird nach der Nennspannung des Motors gewählt. In der Praxis kann die Spannung beispielsweise im Bereich von 20 bis 230 V 
 EMI7.1 
 



   ;PATENTANSPRÜCHE : 
1. Dreipunktregler für einen über zwei steuerbare bidirektionale Leistungs-Halbleitergleichrichter mit Impulsen oder Wechselstromhalbwellen einer Speisequelle gespeisten Motor, mit einem Operationsverstärker mit einer einen Integrierkreis enthaltenden Rückkopplungsschleife, und mit einem, von der Speisequelle 
 EMI7.2 
 ;und dass die Zündelektroden der beiden Steuer-Triacs über je eine weitere Steuerdiode (22,   23 ;   132,133) an den Ausgang des Operationsverstärkers (45) angeschlossen sind (Fig. 2, 4,5, 7). 
 EMI7.3 


Claims (1)

  1. aus dem Steuer-Triac (19,20) und der Gleichrichterdiode (25,24) bestehenden Serienschaltung mit einem gemeinsamen Arbeitswiderstand (21) verbunden ist, und dass der Verbindungspunkt dieses Arbeitswiderstandes mit der Parallelschaltung an eine Umschaltstufe (62,63, 64) zur Steuerung der Halbleitergleichrichter (65,66) angeschlossen ist. EMI7.4 geschaltet ist und jeweils diese Arbeitswiderstände durch die Emitter-Basis-Strecke von zwei Schalttransistoren (138,139) kurzschliessbar sind, welche von entgegengesetztem Leitungstyp sind und deren Emitter an die Umschaltstufe zur Steuerung der Halbleitergleichrichter angeschlossen sind.
    EMI7.5 beiden Steuer-Triacs (19,20) über weitere Transistor-Schalter (26,27) kurzschliessbar sind, deren Steuerelektroden über je eine Hilfsdiode (28,29) mit zueinander entgegengesetzter Leitrichtung an einen gemeinsamen der beiden Pole der Speisequelle angeschlossen sind (Fig. 2).
    5.-Regler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Reihenschaltung zweier entgegengesetzt gepolter Zenerdioden (50,51) und eines Stellwiderstandes (52), die an den Ausgang des Operationsverstärkers (48) angeschlossen ist, wobei der Abgreifer des Stellwiderstandes an den Eingang der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers (48) und an den Ausgang des Kipposzillators (49) angeschlossen ist (Fig. 4). EMI7.6 Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers (48) geschaltete Integrator (54) mit einem einstellbaren Entladewiderstand überbrückt ist.
AT623372A 1971-07-19 1972-07-19 Dreipunktregler AT329685B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB3376771A GB1416681A (en) 1971-07-19 1971-07-19 Electric motor control apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ATA623372A ATA623372A (de) 1975-08-15
AT329685B true AT329685B (de) 1976-05-25

Family

ID=10357182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT623372A AT329685B (de) 1971-07-19 1972-07-19 Dreipunktregler

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT329685B (de)
BR (1) BR7204804D0 (de)

Also Published As

Publication number Publication date
ATA623372A (de) 1975-08-15
BR7204804D0 (pt) 1973-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2730774C2 (de)
DE3013550A1 (de) Ansteuersystem fuer einen kommutatorlosen gleichstrommotor
DE3125675C2 (de)
EP0650248B1 (de) Netzgerät
DE2831997C2 (de) Steuerschaltung für einen Schrittmotor einer elektronisch gesteuerten Nähmaschine
DE3035919C2 (de)
AT329685B (de) Dreipunktregler
DE2746111C3 (de) Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Elektromotors
DE1058615B (de) Einrichtung zur Steuerung der Speisung einer Last von einer Wechselstromquelle
CH568679A5 (en) Electromotor having revolution speed control - has electromagnetic coil pick-up with amplified feed back to motor power leads
DE2235367A1 (de) Elektrische steuerschaltung
DE4307096C2 (de) Verfahren zum Ansteuern eines wechselstromgespeisten Einphaseninduktionsmotors
DD158156A5 (de) Vom wechselstromnetz gespeister,in beiden drehrichtungen bremsbarer umkehrantrieb
DE2616044A1 (de) Kollektorloser gleichstrommotor
DE3819097A1 (de) Schaltungsanordnung zum speisen eines reluktanzmotors
DE2016198A1 (de) Schaltungsanordnung zur Steuerung von elektrischen Schrittmotoren bzw Schritt magnetanordnungen
DE2341465C2 (de) Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstromantriebsmotors
DE2747036C2 (de)
DE2827356C2 (de)
DE2616781A1 (de) Statische regenerative gleichstrommotor-steuereinrichtung
DE1563366C3 (de)
DE2843092A1 (de) Schaltungsanordnung nach dem prinzip der schwingungspaket-steuerung oder -regelung
DE1588806C3 (de) Anordnung zur Regelung der Ge schwindigkeit eines Induktionsmotors
DE1513611C (de) Anordnung zur Drehzahlsteuerung eines Gleichstrommotors
DE2106423A1 (de) Elektrische Schaltungsanordnung mit elektronischen Festkörperbauelementen zum Einstellen und Regeln der Drehzahlen von Kollektormotoren für elektromotorisch angetriebene Handwerkzeuge

Legal Events

Date Code Title Description
ELJ Ceased due to non-payment of the annual fee