CH485273A - Elektrische Regelschaltung für eine induktive Last - Google Patents

Elektrische Regelschaltung für eine induktive Last

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CH485273A
CH485273A CH1903768A CH1903768A CH485273A CH 485273 A CH485273 A CH 485273A CH 1903768 A CH1903768 A CH 1903768A CH 1903768 A CH1903768 A CH 1903768A CH 485273 A CH485273 A CH 485273A
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Sturm Werner
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Sturm Werner
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/10Commutator motors, e.g. repulsion motors
    • H02P25/14Universal motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 Elektrische Regelschaltung für eine induktive Last Die vorliegende Erfindung    bet:ifft   eine elektrische Regelschaltung für eine induktive Last, insbesondere für einen Elektromotor, mit einem von einem    Zünd-      kreis   gesteuerten    Phasenanschnitt-Stcllglied.   



  Es sind .erschiedene    Phasenanschnitt-Steuerschal-      tungen   dieser Art bekannt, und zwar insbesondere zur Drehzahleinstellung von elektrischen    Kleinmotoren.   vor allem    soc.   Universalmotoren für    Klein,-,eräte,   wie Handbohrmaschinen, Küchen- oder andere Haushalt- =eriite. Vielfach handelt es sich lediglich um    Steueran-      ,)rdnungen.   wobei ein bestimmter    @Dr:lizahlwert   am    Zündkreis      ein;estellt   werden kann.

   In diesem    Zusam-      riienhang   ist es bekannt.    durch      Ausnützung   der von der Drehzahl abhängigen    Geg;,n-EV1K      des   Motors auch eine gewisse Drehzahlstabilisierung bei mechanischen    Belastungsschwankungen   herbeizuführen, wobei die Wirksamkeit dieser    INfassnahrne      allerdinLs   ziemlich beschränkt ist.

   Eigentliche    Drehzahlre\@elun,.?en   werden unter Verwendung eines mit dem    Vlotoi-   verbundenen    Tachogenerators   für die    Gew      innen;   des    Istwertes   gebildete Bei beiden    genannten      Anordnun-en   ist nacheilig. dass sie ziemlich träge arbeiten, da sich beim    Stabilisierunes-   bzw.    Regelvorgang   die mechanische Zeitkonstante des Motors    (Trä,-,heit-des   Rotors und der    in;      chanischen      Belastun,-,)   bemerkbar macht. Ausserdem sind impulsgesteuerte Gleichstromantriebe bekannt,    "welche   allerdings einen relativ grossen schaltungstechnischen Aufwand erfordern.

   Bei allen bekannten Regelanordnungen dieser Art besteht die Schwierigkeit, dass    .lie      Funktionsweise   im Bereich niedriger Drehzahlen, bezogen auf die Nenndrehzahl) unbefriedigend ist,    in-      ,lern   dann die Speisung des Motors stossweise erfolgt jeweils nach    mehreren@Wechselstromperioden),   was zu    unruhigem   Lauf und starkem Bürstenfeuer führt. 



  Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die    Schaf-      .\'ung   einer Regelschaltung, bei der die erwähnten Unzulänglichkeiten vermieden sind und die bei relativ ge- 
 EMI1.47 
 ringem Aufwand eine einwandfreie Regelung in einem grossen Bereich ermöglicht. insbesondere auch einen ruhigen Motorlauf bei- niedrigen Drehzahlen und bei wechselndem Bel:istunL,s-Drülimometit. 



  Erfindungsgemäss yixt eine elektrische Regelschaltung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der L;i,;t und dein Zündkris ein Rückführpfad besteht, Tiber welch:n der Zündzeitpunkt für das Stellglied in jeder Spei:,apannungs-Halbwelle von dem bel:istuti,'sabli:in=i@Teii lntcrtall zwischen dein Nulldurchgang der Spannung und d-ni Stroninulldurchgang @;cgen EnCie des @Strcinileitititervalls beeinflussbar ist. Damit wird insbesondere ein sehr schnelles Ansprechen der Regelung erzielt, indem eine auftretende Störgrösse, die während ,:incin bestimmu--ii Stronileitintervall auftritt, sich in der Regelung bereits w;ihrend der nachfolgenden Halbwelle d::r @pe@se,ve;;tse@spatinung auswirkt. 



  Nachstehend wird die Erfindum- ;inhand %un Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher beschrieben. 



  Fig.l zeigt das Schema einer Regelschaltung für einen elektrischen Univena lmotor, wobei als Phasenanschnitt-Stellglied ein in liiclen Stronirichtu:i,e:i steLierbares Halbleiter-Ventil verwendet wird IFunkentstörmittel sind nicht darg;st@llt): Fig.2 ist ein @eitdia_@ramm zur Ei-I;iuterun,-, der Wirkungsweise, und Fig. 3 zeigt eine Variante der Regelschaltung nach Fig. 1. 



  Die Fig. 1 zei@,2t eine Rc2Isclialtung für einen soR. Universal-Reihenschlussmotor, dessen Feldwicklungen 11 und 12 zum Anker 10 in Serie geschaltet sind. Zwecks Phasenanschnittsteu: run, liegt -der Universalmotor in Serie mit einem in beiden Siromrichtum-,en steuerbaren Halbleiterventil 1=1 (so(". Wechselstromsteller), nachstehend mit der Handelsbezeichnung 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 benannt. am    Wechselstrom-Speisenetz.   Parallel zum    Trias   14 liegt die    Serieschaltung   eines Einstellwiderstands R1 mit einem Kondensator C1. Der Kondensator C1 ist mit einem Widerstand    R'_'   in Serie mit einem Kondensator    C2   überbrückt.

   Von der Verbindungsstelle zwischen R2 und C2 führt eine sog.    Triggerdiode   T    (Dreischichtdiode   mit Kippeigenschaften,     Diaei)   zur Steuerelektrode 1    #,   des Trias 14. Die Schaltelemente R1,    Cl.   R2, C2 und T bilden einen an sich    bekannten      Zündkreis   für den Trias 14, um dessen Steuerelektrode 15 auf die Halbwellen der Speisewechselspannung synchronisierte Zündimpulse zuzuleiten.

   Während jeder Halbwelle wird zunächst der Kondensator    C1   über R1    aufecladen,   bis die    Kondensatorspannung   die Höhe der für die    Trisserdiode   T charakteristischen Durchbruchspannung erreicht. worauf sich der Kondensator sehr    rasch      über   die    Triss;:rdiode   T und die Steuerelektrode 15    cntl < idt,      wodurch   der Trias 14    eezündet   wird.

   Die Elemente    R?   und C2 dienen in an sich bekannter Weise zur    \'crminderune   des    HN-stereseeffektes   bei der    Rege-      lunc   des    Motors.   Grundsätzlich ist die    Aufladege-      schw-indiL,kcit      von   C1, d. h. die Dauer des    Zeitabschnit-      tcs   jeder    Halbperiode.   bis die    Zündspannung   erreicht ist und der Trias 14 leitend wird, von der Einstellung des Widerstandes    R1      abliänsls.   An diesem lässt sich    somit   ein    bestimmter      Sollwert   für die Motordrehzahl einstellen. 



  In der    dar-cstellten      IZeLelschaltun2   besteht nun zwischen dein Motor.    \\clclicr   die zu regelnde Last darstellt, und    dem      Zündkreis   ein    Rückführpfad,   welcher beim Beispiel nach    Fig.   I wie folgt ausgeführt ist:

   Die    Pri-      mär\@icklung   16 eines Transformators ist zum Motor parallel    geschaltet.   Von der Sekundärwicklung 17 des erwähnten Transformators ist die eine Ausgangsleitung mit der einen Seite des Kondensators C1 direkt verbunden. während die andere Ausgangsleitung über die    Serie#Ajderstä      nde   R3 und R4 an die andere Seite des    Kondensators   C1    an@._csclilossen   ist. Der Widerstand R4 ist als    Einstellwiderstand   ausgeführt, an welchem sich das    Austnasder   Rückführung von der Motorseite auf den    Zündkreis   einstellen lässt.

   Vorzugsweise ist ein    spannuns"abh < ingi-er      Widerstand      RS      (VDR)   vorgesehen.    \Selcher   den    Höchstuert   der Spannung eingangsseitig am    Einstelhviderstand   R4    b:srenzt.   



  Zur Erläuterung der    Wirkungsweise   der Schaltung -.ach    Fig.   1 soll die    Fig.   ? betrachtet werden. Diese zeigt das    Spannung:-   und    Strom-Z,itdiaeramm   während    etwa   einer Periode der Speisespannung. Der Verlauf der    Netz-      wechselsliannunL,   ist gestrichelt und eingetragen und mit u bezeichnet. Nach Massgabe der Steuerung des Trias 14 wechseln Sperrintervalle a mit    Leitfähigkeits-      intervallen   b ab.

   Jeweils während dem    Sperrintervall   a ist der Trias 14 nichtleitend und es liegt praktisch die ganze    Netzspannung   an    diet:eni   und damit auch am Zündkreis.    Je cils      w'ihrend   dem    Leitfähigkeitsintervall   b ist der Trias 14 leitend. und die Netzspannung    liegt      prakti#ch   am    Motor.   In jeder Halbperiode beginnt das    Leitfähigkeitsintervall   b zum Zündzeitpunkt z, wenn der    iri;tc   14 in den leitenden Zustand kippt. Es beginnt nun ein Belastungsstrom etwa mit dem Verlauf i    ztt   fliessen.

   Zufolge der durch den Motor gebildeten, induktiven Last eilt nach    Massgabe   des (variablen) Verhältnisses    zwischen      Wirk-   und    Blindlastanteil   der Strom der Spannung nach.    "c>      dass   der nächste    Stromnull-      dem      Nulldurchgang   der    Span-      nun;@   um ui 77    n;:n      Plursenwinkel      ;-      verschoben   ist. Mit dem Nulldurchgang des Stromes endet das    Leitfähigkcitsin-      tervall   b, indem dadurch der Trias 14 wieder in den Sperrzustand kippt.

   Damit erscheint die    Spannung   erneut am Zündkreis und der    Kondensator   Cl wird aufgeladen, bis, wie oben    erwähnt,   die Durchbruchspannun- der    Triggerdiode   T erreicht ist und sich der Kondensator C1 über den Trias zur    BildunL,   des neuen    Zündimpulses   entlädt. 



  Die erwähnte    Phasenverschiebung   bei induktiver Belastung hat bekanntlich zur Folge. dass der Trias 14, wenn er beim    Stroninulldurchgang   in den Sperrzustand    zurück-kippt.   sofort einen bestimmten Spannungswert    übernehmen   muss. auf den die    Netzspannung   in der neuen Halbperiode bereits    angestiegen   ist. Dieser Unistand wird im allgemeinen als nachteilig empfunden und erfordert in der Regel beim Betrieb mit induktiven Lasten eine    Cberb:ückuns   des Trias mit einem    RC-      Parallelz\eig   (in Fis. 1 gestrichelt eingezeichnet).

   Gerade diese mit der    Phasenverschiebung   verknüpfte Erscheinuns wird nun in der    vorliegenden   Schaltun- mit Hilfe des    eenannten      Rückführpfades      zwischen   Last und    Zündkreis   in    fol±,ender   Weise    aussewcrtet:

     Es ist klar. dass ohne einen solchen    Rückfülirzweis   die    Aufladung   des Kondensators C1 jeweils erst am    Anfani-,   eines Sperrintervalls a beginnen würde.    Cber   den    Rückführ-      pfad   erhält jedoch der    Zündkreix,      hzw.   der    Kondensator   C1 jeweils bereits    gegen   Ende eines    Leitfähigkeitsin-      tervalls   ein    Rückführsignal   entsprechend der    Spannungs      Zeit-Fläche   A in    Fi-.   ?, so    dass   der Kondensator bereits eine    Teilladun-      aufweist.   denn bei Beginn de:

   Sperrzustandes des Trias 14 ein Ladestrom über den Ladewiderstand R 1    ztt   fliessen besinnt. Dies bewirkt. dass der    Zündpunkt   in der nächsten Halbwelle nach Massabe der erwähnten    Vorausladung   A    entsprechend      früher   erreicht wird.

   Indem die Fläche A bzw. der Phasenwinkel    ";   mit zunehmender Belastung des Motors ansteigt. wird in diesem Fall das    Leitfähigkeitsintervall   gegenüber dem    Sperrintervall   bereits während der nachfolgenden Halbwelle    vergrössert.      wodurch   der Motor eine    grössere   Leistung aufnimmt und im Sinne einer    Konstanthaltung   der Drehzahl der    Störgrösse      entoeLen-      wirkt.   Das    Ausmass      dieser      Rückwirkung   auf den    Zünd-      kreis      hängt   natürlich von der    Dinicnsionieruns   des    Rückführpfades   

  ab und kann gegebenenfalls einstellbar sein.    beispiels\@eise   mit Hilfe des    Eiristelh@ider-      standes   R4. welcher somit erlaubt. einen bestimmten    Solhvert   des Drehmomentes einzustellen. 



  Die    Fie.   3 zeigt eine in    _evisscr   Hinsicht    gegenüber      Fig.   I vereinfachte Variante der    Re-elschaltun;(.   Der Zündkreis ist im wesentlichen gleich ausgebildet. und die entsprechenden Schaltelemente sind gleich bezeichnet wie in Fis. 1.    Hingegen   sind die Teile des    ?Motors   und der Trias 14 in nachstehender    Reilienfolse   zwischen den Speiseklemmen in Serie    geschaltet:   Erste Hälfte 11 der    Feldwicklung.      Tri:ic   14.

   Anker 10. zweite Hälfte 12 der    Feldwicklung.   Diese    Gruppierung   ermöglicht in an sich bekannter Weise die    \'erwenduns   der Feldwicklungen 11 und I? in    Verbindung   mit einem die Speiseklemmen überbrückenden Kondensator C3 als    Oberwellensperte   (Rundfunkentstörung). Im Rückführpfad    zwischen   Motor und Zündkreis bildet die eine Hälfte 11 der    Feldwicklung   direkt die    Priniiin@,icklung   eines Transformators. Die    Sekuridär%@-icklune   17' ist direkt    zum   Kondensator Cl    par:alel      < geschalte:.   indem hier auf    besondere   Einstellmöglichkeiten in der Rückführune verzichtet worden ist.

   Dieser Aufbau der Re- 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 gelschalttin,-, ist besonders für den Einbau bereits bei Hcrstellun; des Motors gedacht, indem die Sekundärtvicklunu, 17' mit vier Feldwicklunu# zu kombinieren ist. 



  Für den einfachen .-#,ufbau und die gute Wirksamkeit der Regelschaltung ist von Bedeutung, dass die Kondensator-Vorausladting (Fläche A) mit dem Winkel @; (Fig. 2) im mass@eebendcn Bereich näherungsweise linear zu,ammenhängt. 



  Die beschriebene Regelschaltung einet sich selbstverständlich auch für andersartige induktive Lasten, sofern der erforderliche Zusammenhang zwischen Belastung und Stromnacheilung gegeben ist. Als Phasenanschnitt-Stellelieder können auch anderweitige, an sich bekannte \@7'echselstromsteller Venvendun; finden. Für den Zündkreis sind ebenfalls manni,#faltioe Varianten möglich, insbesondere auch die Anwendung anderer Kippelemente anstelle der Trig;erdiode T. Auch der Rückführpfad kann in vor schicdener Weise abgewandelt werden, vor allem können zur Erzielung eines bestimmten Regelverhaltens besondere Verzögerungs- und/ oder Dämpfung sglicder einuefügt werden. 



  Die beschriebene Re:_:Ischaltun@@ lässt sich mit Vorteil bei den verschiedensten Anwendungen von Kleinmotoren einsetzen, jedoch auch zur Regelung #:on Triebwerkmotoren sowie beispielsweise Motoren für Hebezett,;e oder Förderanlauen. Ihr besonderer Vorteil besteht darin. dass auch kleine Drehzahlen unt:r Last einvcandfrei regelbar sind. wobei auch bei plötzlichem \@'cgfall der Belastung der Drehzahl k(#:istant bleibt. AllQemein e-gibt sich ei:ie @chr kurze Ansprechzeit auf BelatLingsiinderungen bei rtihigeni, schonendem Betrieb dank @'ollwellenre@@elun@T.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Elektrische Regelschaltung für eine induktive Last. insbesondere für einen Elcktromotor. mit einem voti einem Zündkreis gesteuerten Pliasenanschnitt-Stellglied, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lasty und dem Zündkreis ein Rückführpfad besteht, über welchen der Zündzeitpunkt für das Stellglied (14) in jeder Speisespannungs-Halbwelle von dem belastungsabhängigen Intervall (@; > zwischen dem Nulldurchgang der Spannung und dem Strrmnulldurchgan_g < jenen Ende des Stromleitintervalls tb) bceinfltissb:
    ir ist. EMI3.16 UNTERANSPRGCHE 1. ReLelschalttiniz nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführpfad einen Transformator enthält, welcher den Spannungsabfall über wenigstens einem Teil der Last in den Zündkreis überträgt. 2. Re@>el < chaltung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1. wt;
    hei der Zündkreis einen zu einem Ladewiderstand in Serie lie@@enden Kondensator enthält, dadurch gek_nnzeichnet, das, der Rückführpfad parallel zum genannten Kondensator angeschlossen ist, um vor Beginn jedes Sperrinte_valls eine von der Belastung abhängig: Teilaufiadung zu bewirken. 3. Regelschaltung nach Unteranspruch 1, wobei die inaktive Last ein Universalmotor ist, dadurch 2ekenn- ze:
    chnet, dass mindestens ein Teil der Feldwicklung des zu regelnden Universalmotors die Primärwicklung des -Transformators darstellt, dessen Sekundärwicklung ebenfalls im Motor eingebaut ist.
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FR2393462A1 (fr) * 1977-06-02 1978-12-29 Bosch Gmbh Robert Regulateur de vitesse de rotation pour un moteur universel
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