CH450528A - Verfahren zur Drehzahl- und Drehmomentregelung eines Gleichstromhauptschlussmotors, und Thyristorschaltung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Drehzahl- und Drehmomentregelung eines Gleichstromhauptschlussmotors, und Thyristorschaltung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
<Desc/Clms Page number 1> Verfahren zur Drehzahl- und Drehmomentregelung eines Gleichstromhauptschlussmotors, und Thyristorschaltung zur Durchführung des Verfahrens Es ist ein Verfahren zur Drehzahl- und Drehmo- mentregelung eines Gleichstromnebenschlussmotors bekannt, bei welchem eine Thyristorsch.altung mit Pha- senanschnittsteuerung verwendet wird und eine Mischung von Istwertspannung und Sollwertstrom in zwei aufeinander folgenden Zeittakten derart vorgenommen wird, dass im ersten Taktschritt die vorliegende Istwertspannung in einen Analogwertspeicher eingespeichert wird und dass im nachfolgenden zweiten Taktschritt ein aus der Differenz von Netzwechselspannung und Istwertspannung gebildeter, veränderbarer Sollwertstrom die Istwertspannung im Analogwertspei- cher bis zu einem festen Schwellwert abbaut, wobei die Zeit vom Beginn des zweiten Taktschrittes bis zum Erreichen des Schwellwertes die Grösse des Stellstro- mes im Stellglied beeinflusst. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahl- und Dreh- momentregelung eines Gleichstromhauptschlussmotors, das dieselben Verfahrensschritte aufweist wie das erwähnte für einen Glei.chstromnebenschlus.smotor bekannte Verfahren, und; das sich ferner dadurch auszeichnet, dass die Istwertspannung im ersten Taktschritt von einem durch die Hauptschluss-Feldwicklung fliessenden Strom im Rotor induziert wird. Die Erfindung betrifft auch eine Thyristorschaltung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei welcher der Rotor und die damit in Serie geschaltete Feldwicklung des Hauptschlussgleichstrommotors mit einem Thyri- stor in Serie geschaltet sind. Diese Schaltung zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Zündkondensator aufweist, der einerseits mit der Kathode des Thyristors und anderseits über ein Triggerelement mit der Steuerelektrode des Thyristors verbunden ist, und dass die von der Kathode abgekehrte Kondensatorklemme mit einer Entladedio.de, sowie mit einem Einstellwiderstand verbunden ist, über welchen der Zündkondensator in jeder positiven Halbwelle der Netzspannung aufgeladen wird, bis der Thyristor über das Triggerelement gezündet wird, und dass ferner der Rotor und der Zündkondensator in einem Stromkreis liegen, in dem der Zünd- kondensator während jeder negativen Halbwelle im umgekehrten Sinne wie während der positiven Halbwelle auf eine Spannung aufgeladen wird, die einer während der negativen Halbwelle im Rotor von der Feldwicklung induzierten EMK und damit der Rotordrehzahl mindestens angenähert proportional ist. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei Fig. 1 und Fig. 2 je eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Thyristor- schaltung darstellen. Gemäss Fig.l isst der Rotor 1 eines üblichen Gleichstrommotors in Serie mit dessen Feldwicklung 2, der Anoden-Kathodenstrecke A-K eines Thyristors 3 und einer Diode 4 zwischen den nichtbezeichneten, an ein Wechselstromnetz .angeschlossenen Eingangsklemmen der Schaltung angeordnet. Dabei liegt die Diode 4 an der einen, und die Thyristorkathode K an der anderen Eingangsklemme. Ein Zündkondensator 9 ist einerseits an die Kathode K des. Thyristors 3 und anderseits über einen Gleichrichter 12 und eine als Triggerele- ment dienende Glimmlampe 7 an dessen Steuerelektrode G angeschlossen. Die von der Kathode K abgekehrte Klemme des Zündkondensators 9 ist über eine Diode 6 und, parallel dazu, über einen Einstellwiderstand 8 mit der am Rotor 1 angeschlossenen Anode A verbunden. Parallel zur Feldwicklung 2 ist eine Diode 11' geschaltet, deren Durchlassrichtung derjenigen der Diode 4 entgegengesetzt ist. Parallel zur Serieschaltung des Rotors 1 und des Thyristors 3 ist eine aus einem Widerstand 10 und einer Diade 17 bestehende Serieschalturig vorgesehen, wobei die Durchlassrichtung der Diode 17 gleich derjenigen der Diode 4 und des Thyri- stors 3 ist. Die beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt: Die Diode 4 gestattet das Fliessen eines Eingangsstromes nur während der Halbperiode, in welcher die in der Figur obere Eingangsklemme gegenüber der unteren Eingangsklemme positiv ist. Bei Beginn dieser positiven Halbperiode fliesst zunächst ein kleiner <Desc/Clms Page number 2> Strom über die Feldwicklung 2, den Rotor 1, und den Einstellwiderstand 8, wodurch der Zündkondensator 9 geladen wird, so dass seine von der Kathode K abgekehrte Seite positiv ist. Hat die Zündkondensatorspan- nung die Zündspannung der Glimmlampe 7 erreicht, so wird letztere niederohmig und es fliesst ein Impuls im Stromkreis 9, 12, 7, G, K, wodurch der Thyristor 3 gezündet wird. Der Zeitpunkt, in dem die Zündspan- nung erfolgt, bzw. der Phasenanschnittwinkel, hängt natürlich von der Einstellung des Einstellwiderstandes 8 ab. Nach der Zündung des Thyristors 3 entlädt sich der Zündkondensator 9 über die Diode 6 und die A-K Strecke des Thyristors 3. Bei Beginn der negativen Halbperiode sperren die Diode 4 und der Thyristor 3 den Stromkreis 4, 2, 1, 3. Die in diesem Zeitpunkt im magnetischen Feld der Feldwicklung 2 gespeicherte magnetische Energie bewirkt, dass in der Feldwicklung 2 ein abklingender Strom im Stromkreis dieser Wicklung und der Diode 11' weiterfliesst. Der in der Feldwicklung 2 fliessende Strom induziert im Rotor 1 eine EMK, deren Polarität in Fig. 1 angegeben ist. Die Rotor-EMK treibt nun einen Strom über Diode 17, Widerstand 10, Zündkondensator 9 und Diode 6. Dieser Strom lädt den Zündkondensator 9, wobei aber jetzt die von der Kathode K abgekehrte Seite dieses Kondensators negativ ist. Bei Beginn der negativen Halbperiode ist die Rotor-EMK am grössten, indem sie nachher wegen des Abklingens des Feldwick- lungsstromes rasch abnimmt. Der Kondensator 9 kommt aber nahezu auf den anfänglichen grössten Wert der Rotor-EMK und bleibt bei demselben Istwert, weil einerseits der Thyristor 3 und die Diode 12 sperren und anderseits die Diode 17 eine Entladung des Zündkondensators 9 auch im Stromkreis 9, 8, 1, 17, 10 verhindert, indem die Diode 17 sperrt, sobald die Rotor-EMK kleiner wird als die Zündkondensator- spannung. Da die im Rotor induzierte EMK der Rotordrehzahl proportional ist, gilt dies praktisch auch für die Zündkondensatorspannung. In der nächsten positiven Halbperiode beginnt wieder ein Strom über Diode 4, Feldwicklung 2, Rotor 1 und Einstellwiderstand zu fliessen, der den Zündkon- densator 9 wieder umlädt, bis er die Zündspannung der Glimmlampe 7 erreicht. Dies geschieht mit der Zeitkonstanten R,. C9, welche die gewünschte Drehzahl des Motors festlegt (Sollwert). Sobald der Zünd- kondensator 9 die Zündspannung erreicht hat, wird der Thyristor 3 wieder gezündet, und das Spiel wiederholt sich. Es ist ersichtlich, dass wenn die Drehzahl des Motors infolge grösserer Belastung abnimmt, die Rotor-EMK und somit auch die negative Aufladung des Zündkondensators 9 kleiner wird, was bei dessen Umladung eine schnellere Erreichung der Zündspan- nung zur Folge hat. Dadurch wird der Phasenan- schnittwinkel kleiner und somit der Mittelwert der dem Rotor 1 während der positiven Halbperiode zugeführten Spannung grösser, was dem Abnehmen der Drehzahl entgegenwirkt. Es wird noch bemerkt, dass während der positiven Halbperiode in der Serieschaltung 17, 10 natürlich auch ein gewisser Strom fliesst, der aber wegen des hohen Widerstandswertes des Widerstandes 10, von z. B. 33 K n, nur einen ganz vernachlässigbaren Verlust bedingt. Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 zunächst dadurch, dass die Reihenfolge von Feldspule 2, Rotor 1 und Thyristor 3 in bezug auf den Stromfluss bei gezündetem Thyristor vertauscht ist. Ferner befindet sich die Diode 4 nicht im Haupt- oder Laststromkreis, sondern ist dem Einstellwiderstand 8 vorgeschaltet. Der Zündkondensator 9 ist wiederum einerseits mit der Kathode K und anderseits über die Diode 12 und das wieder als Glimmlampe dargestellte Triggerelement 7 mit der Steuerelektrode G des. Thyrostors 3 verbunden. Die Serieschaltung des Widerstandes 10 und der Diode 17 befindet sich mit der Diode 4 in Serie zwischen den Eingangsklemmen. Die Diode 6 ist wieder parallel zum Einstellwiderstand 8 und die Diode 11' parallel zur Feldwicklung 2 angeordnet. Der Zündkondensator 9 wird anfangs der negativen Halbperiode durch die Rotor-EMK im Stromkreis 6, 17, 10, 11', 1 in bezug auf die Kathode K negativ geladen und bleibt bis zum Ende dieser Halbperiode auf der erreichten Spannung, weil die Dioden 6, 12 und 17, sowie der Thyristor 3 sperren. In der positiven Halbperiode wird dann die von der Kathode K abgekehrte Seite des Zündkondensators 9 positiv, wobei die Umladung über die Diode 4 und den Einstellwiderstand erfolgt, und zwar umso schneller, je kleiner die vorangehende der Rotor-EMK und damit der Drehzahl proportionale, negative Aufladung ist. Damit wird wieder die Drehzahl auf einen praktisch konstanten, von der Motorbelastung unabhängigen, mittels des Einstellwiderstandes 8 wählbaren Wert geregelt. Nach dem Zünden des Thyristors 3 entlädt sich der Kondensator 9 über die Elemente 6, 17, 10, 11'. Die Schaltung nach Fig. 2 eignet sich besonders für Gleichstromhauptschlussmotoren grösserer Leistung, da die Diode 4 nur von einem kleinen Strom durchflossen wird, und daher keiner Kühlung bedarf. Dagegen muss der Thyristor 3 für eine grössere Spannung ausgelegt sein, als im Fall von Fig. 1, wo die Diode 4 als Schutzdiode wirkt. Die Drehzahl-Drehmoment-Charakteristiken der Hauptschlussmotoren 1, 2 sind in den beschriebenen Schaltungen denen von Nebenschlussmotoren sehr ähnlich. Die Verlustleistung in den Feldwicklungen 2 ist aber wesentlich kleiner als bei bekannten Schaltungen für Nebenschlussmotoren, in denen der Strom durch diese Wicklung während der ganzen negativen Halbperiode praktisch auf der gleichen Höhe wie während der positiven Halbperiode aufrecht erhalten wird, während er bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen rasch abklingt, ohne allerdings vollständig zu Null zu werden.
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Drehzahl- und Drehmomentrege- lung eines Gleichstromhauptschlussmotors, dadurch gekennzeichnet, dass eine Thyristorschaltung mit Pha- senanschnittsteuerung verwendet wird und eine Mischung von Istwertspannung und Sollwertstrom in zwei aufeinander folgenden Zeittakten derart vorgenommen wird,dass im ersten Taktschritt die vorliegende Istwertspannung in einen Analogwertspeicher eingespeichert wird und dass im nachfolgenden zweiten Taktschritt ein aus der Differenz von Netzwechselspannung und Istwertspannung gebildeter, veränderbarer Sollwertstrom die Istwertspannung im Analogwertspei- cher bis zu einem festen Schwellwert abbaut,wobei die Zeit vom Beginn des zweiten Taktschrittes bis zum <Desc/Clms Page number 3> Erreichen des Schwellwertes die Grösse des Stellstro- mes im Stellglied beeinflusst, und ferner dadurch ge- kennzeichnet, dass die Istwertspannung im ersten Taktschritt von .einem durch die Hauptschluss-Feldwicklung fliessenden Strom im Rotor induziert wird.Il. Thyristorschaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, bei welchem der Rotor (1) und die damit in Serie geschaltete Feldwicklung (2) des Hauptschlussgleichstrommotors mit einem Thyri- stor (3) in Serie geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Zündkondensator (9) aufweist, der einerseits mit der Kathode (K) des Thyristors (3) und anderseits über ein Triggerelement (7) mit der Steuerelektrode (G)des Thyristors verbunden ist, und dass die von der Kathode (K) abgekehrte Kondensator- klemme mit einer Entladediode (6), sowie mit einem Einstellwiderstand (8) verbunden ist, über welchen der Zündkondensator (9) in, jeder positiven Halbwelle der Netzspannung aufgeladen wird, bis der Thyristor (3) über das Triggerelement (7) gezündet wird, und dass ferner der Rotor (1) und der Zündkondensator (9) in einem Stromkreis (1, 17, 10, 9, 6, Fig. 1;1, 9, 6, 17, 10, 11', Fig. 2) liegen, in dem der Zündkondensator während jeder negativen Halbwelle im umgekehrten Sinne wie während der positiven Halbwelle auf eine Spannung aufgeladen wird, die einer während der negativen Halbwelle im Rotor (1) von der Feldwicklung (2) induzierten EMK und damit der Rotordreh- zahl mindestens angenähert proportional ist. UNTERANSPRÜCHE 1.Schaltung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Feldwicklung (2) eine Diode (11') parallel geschaltet ist, durch welche während der negativen Halbwelle der Netzspannung ein abklingender Strom fliesst, welcher von der während der positiven Halbwelle im magnetischen Feld der Feldwicklung (2) gespeicherten magnetischen Energie erzeugt wird. 2.Schaltung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldwicklung (2) einerseits über eine Schutzdiode (4) an eine Eingangsklemme und. anderseits an eine im genannten Stromkreis (1, 17, 10, 9, 6) liegende Seriesch.altung eines Widerstandes (10) und einer Diode (17) von gleicher Durchlassrichtung wie der Thyristor (3) angeschlossen ist, wobei der Einstellwiderstand (8) und die Entladediode (6)parallel zueinander zwischen der von der genannten Kondensa- torklemme und der an den Rotor (1) angeschlossenen Anode (A) des Thyristors (3) liegen (Fig. 1). 3.Schaltung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diode (4) von gleicher Durch- lassrichtung wie der Thyristor (3) einerseits an eine Eingangsklemme und anderseits an eine im genannten Stromkreis (1, 9, 6, 17, 10, 11') liegende Serieschal- tung eines Widerstandes (10) und einer Diode (17) von gleicher Durchlassrichtung wie der Thyristor (3) angeschlossen ist, wobei der Einstellwiderstand (8) und die Entladediode (6)parallel zueinander zwischen der genannten Kondensatorklemme und der erstgenannten Diode (4) liegen und diese Serieschaltung (10, 17) über die zur Feldwicklung (2) parallele Diode (113 mit dem Rotor (1) verbunden ist (Fig. 2).
Priority Applications (5)
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