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Schaltung zur Drehzahlregelung eines Kollelctormotors Das Hauptpatent betrifft eine Schaltung zur Drehzahlregelung eines Kollektormotors, dessen Rotor über mindestens einen Thyristor mit einer Wechselstromquelle verbunden ist, wobei zur Phasenanschnittsteue- rung des Thyristors ein Zündkondensator vorgesehen ist, dessen Spannung in jeder zweiten Halbperiode der Wechselspannung sich aus einer Sprungspannung und einer Rampenspannung aufbaut.
Nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes zeichnet sich diese Schaltung dadurch aus, dass ein Spannungsteiler, der einen Schenkel von festem Widerstandswert und einen Schenkel von einstellbarem Widerstandswert aufweist, an einer Spannung liegt, die sich aus einer festen Bezugsspannung und einer im gleichen Sinne gepolten, der Rotorge- schwindigkeit entsprechenden, tachometrischen Gleichspannung zusammensetzt:
dass der Zündkondensator über eine Diode an einer zur Bildung der Sprungspan- nung dienenden Spannung liegt, die gleich ist der Differenz zwischen der Bezugsspannung und dem Spannungsabfall im Schenkel von festem Widerstandswert, und dass der Zündkondensator ferner zur Bildung der Rampenspannung über einen hochohmigen Widerstand an der Bezugsspannung liegt.
Eine in Fig. 4 des Hauptpatentes dargestellte Ausführungsform dieser Schaltung umfasst eine Strombe- grenzungsschaltung,welche beim Anlaufen des belasteten Motors auf eine durch Voreinsteltung des einstellbaren Widerstandswertes bestimmte Drehzahl, oder bei plötzlicher Erhöhung dieses Widerstandswertes, den Ro- torstrom begrenzt und hierzu einen mit einer Diode in Serie geschalteten Verzögerungskondensator aufweist, dem ein hocholimiger Widerstand parallel geschaltet ist und der zwischen einem Punkt des Spannungsteilers und der von letzterem abgewendeten Seite des Zündkonden- sators liegt.
Bei der im Hauptpatent dargestellten Ausführungsform ist der erwähnte Punkt der zwischen den beiden Spannungsteilerschenkeln liegende Spannungs- teilungspunkt. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun eine wesentliche Verbesserung dieser Schaltung dadurch erzielt, dass der genannte Punkt zwischen einem festen Widerstand und einem Stellwiderstand liegt, die zusammen den Spannungsteilerschenkel von einstellbarem Widerstandswert bilden, wobei der feste Widerstand an den Spannungsteilerschenkel von festemWider- standswert angeschlossen ist,
und dass der Verbindungspunkt der Diode und des Verzögerungskondensators über einen hochohmigen Widerstand und eine zweite Diode an einen Punkt angeschlossen ist, der in bezug auf den Verbindungspunkt des Zündkondensators und des Verzögerungskondensators eine höhere Spannung hat als der erstgenannte Punkt.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die dargestellte Schaltung entspricht bis auf die in einem strichpunktiert gezeichneten Rechteck 40 enthaltenen, eine Strombegrenzungsschaltuno bildenden Elemente dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 des Hauptpatentes. Entsprechende Elemente sind mit den gleichen Überweisungszeichen wie im Hauptpatent versehen, so dass sich eine ausführliche Beschreibung er- übrigt.
Es wird daher nur kurz hervorgehoben, dass die Summe einer tachometrischen Gleichspannung UT, die vom Rotor 1 eines Gleichstrom-Kollektormotors 1, 2 bei gesperrtem Thyristor 3 geliefert wird, und einer festen Bezugsspannung U", die an einer Zenerdiode 8 auftritt, an einem Spannungsteiler 10, 11, 12 liegt. dessen Spannungsteilungspunkt 14 über eine Diode 15 mit einem Zündkondensator 17 verbunden ist.
Der Zünd- kondensator 17 liegt ferner über einen hohen Widerstand 19 an der Bezugsspannung U;;. An einem Stellwiderstand 12, der zum Spannunosteilerschenkel 11, 12 von einstellbarem Widerstandswert gehört, wird die gewünschte Drehzahl eingestellt.
Der Thyristor 3 zündet während jeder positiven Halbwelle in dem Zeitpunkt, in welchem die Kondensatorspannung U,., die sich aus einer von der Spannung U; über die Diode 15 gelieferten Sprungspannung und aus einer von der Bezugsspannung Ur; über den hohen Widerstand 19 gelieferte Rampenspannung aufbaut, die Auslösespannung eines Triggerelementes 18 erreicht.
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Wenn infolge einer Erhöhung der mechanischen Belastung des Rotors 1 d-ss"n Drehzahl ein wenig sinkt, wird die tachometrische Gleichspannung UT kleiner, was infolge einer Verkleinerung des Spannungsabfalles im festen Widerstand 10 eine Erhöhung der Teilungsspannung Ubzw. der Sprungspannung am Kondensator 17 bewirkt.
Dadurch wird der Zeitpunkt der Zündung vorverschoben, d. h. in jeder positiven Halbperiode der Stromflusswinkel vergrössert, was dem Sinken der Drehzahl ent,.,e;etiwirkt. Die Schaltun- 40 verhindert nun, dass beim Anlaufen des \-Iotors, wobei zunächst UT = 0 ist, der Rotorstrom unzulässige Spitzenwerte erreichen kann. Hierzu ist zwischen dem Verbindungspunkt 41 der Widerstände 12 und 11 und dem Verbindungspunkt 42 des Rotors 1 mit der Zenerdiode 8 und dem Zündkondensator 17 eine Diode 43 in Serie mit einem Verzögerungskondensator 44 geschaltet. wobei zu letzterem noch ein hochohmiger \4'iderstand 45 parallel geschaltet ist.
Ferner ist der Verbindungspunkt -l6 zwischen der Diode 43 und d, -m Kondensator 44 über einen hochohmigen Widerstand 47, der abor doch roch erheblich kleiner ist als der Widerstand 45, und eine mit demselben in Serie geschaltete Diode 48 mit dem Verbindungspunkt 13 der Zenerdiode 8 mit dem Widerstand 9 verbunden. Wenn zum Anlassen des Motors 1, 2 die Klemmen 4, 5 an die Netzspannung gelegt werden, ist in Ermaneelung der Strombegrenzunasschaltuna 40 die Spannung U" relativ Gross, weil die Spannung Uz. zunächst gleich Null ist. Die innerhalb jeder positiven Halbperiode erfolgende Zünduni des Thvristors findet bei einem grossen Stromflusswinkel statt, so dass der Strom durch den Rotor 1 gross ist.
Wenn nun die Schaltun- 40 vorgesehen ist, so liegt im ersten Moment nicht der Spannungsabfall an den Widerständen 11 und 12, sondern lediglich der Spannungsabfall am Widerstand 11 über die Diode 15 am Kondensator 17, und zwar weil der über den relativ hohn Widerstand 45 entladene Kondensator 44 zunächst als Kurzschluss wirkt. Die Sprungspannung ist also wesentlich kleiner, und zwar ist R" so bemessen. dass die Zündung dann nahezu am Ende der positiven Halbperiode erfolgt. Mit der Aufladung des Kondensators 44 nimmt auch il, bzw. die Sprungspannuna zu, und der Stromflusswinkelwächst auf seinen der Einstellung des Stellwiderstandes 12 und der mechanischen Belastung des Rotors 1 entsprechenden Wert, ohne unzul:issi2e Spitzenwerte anzunehmen.
Die Aufiadung des Kondensators 44 erfolgt vom Punkt 13 2useehend teils über die Widerstände 10 und 11 und die Diode 43, und teils über die Diode 48 und d?n Widerstand -l7, von z. B. 0,1 MQ. Da die Zeitkonstante (R", -', R") C,., relativ klein ist, steigt das Potential des Punktes *5 rasch auf den durch das Verhältnis R,: (R,o = R,,) und Lt;. durch die Spannung UT bedingten Wert, wä clist aber dann noch weiter bis auf einen durch das Verhältnis R,; : R" bedingten Wert, wobei die Diode 43 dann sperrt.
In Ermangelung dieser Spannung würde die Regelung der Motordrehzahl auf den konstanten, am Stehwiderstand 12 eingestellten Wert durch Auf- und Entladung des Kondensators 44 verzögert, indem die Spannung US kleinen, durch Belastungsänderungen bewirkten Änderungen der Drehzahl, bzw. der Spannung UT nur langsam folgen würde. Der Widerstand 45 verhindert, dass der Kondensator 44 sich auf das Potential des Punktes 1 3 auflädt und auf letzterem bleibt, was die Schaltun,., 40 bei wiederholtem Ein- und Ausschalten des Motors unwirksam machen würde.
Obwohl die Strombegrenzungsschaltung 30 im Zusammenhand mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 des Hauptpatentes erläutert worden ist, ist dieselbe ohne weiteres auch bei dem in Fia. 2 des Hauptpatentes dargestellten Ausführungsbeispiel anwendbar.
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Circuit for regulating the speed of a collector motor The main patent relates to a circuit for regulating the speed of a collector motor, the rotor of which is connected to an alternating current source via at least one thyristor Jump voltage and a ramp voltage builds up.
According to the claim of the main patent, this circuit is characterized in that a voltage divider, which has a leg with a fixed resistance value and a leg with an adjustable resistance value, is connected to a voltage that is made up of a fixed reference voltage and a polarized rotorge - the tachometric DC voltage corresponding to the speed:
that the ignition capacitor is connected via a diode to a voltage that is used to generate the jump voltage, which is equal to the difference between the reference voltage and the voltage drop in the leg of a fixed resistance value, and that the ignition capacitor is also used to generate the ramp voltage via a high-resistance resistor Reference voltage.
An embodiment of this circuit shown in FIG. 4 of the main patent comprises a current limiting circuit which, when the loaded motor starts up to a speed determined by presetting the adjustable resistance value, or when this resistance value suddenly increases, limits the rotor current and for this purpose a Diode has a delay capacitor connected in series, to which a high-resistance resistor is connected in parallel and which lies between a point of the voltage divider and the side of the ignition capacitor facing away from the latter.
In the embodiment shown in the main patent, the point mentioned is the voltage division point located between the two voltage divider legs. According to the present invention, a significant improvement of this circuit is achieved in that the point mentioned lies between a fixed resistor and a variable resistor, which together form the voltage divider limb of adjustable resistance value, the fixed resistor being connected to the voltage divider limb of fixed resistance value,
and that the junction of the diode and the delay capacitor is connected via a high-resistance resistor and a second diode to a point which has a higher voltage than the first-mentioned point with respect to the junction of the ignition capacitor and the delay capacitor.
In the single figure of the drawing, an embodiment of the subject of the invention is shown. The circuit shown corresponds to the embodiment according to FIG. 1 of the main patent except for the elements contained in a dot-dash rectangle 40 forming a current limiting circuit. Corresponding elements are provided with the same transfer reference as in the main patent, so that a detailed description is not necessary.
It is therefore only briefly emphasized that the sum of a tachometric DC voltage UT, which is supplied by the rotor 1 of a DC collector motor 1, 2 when the thyristor 3 is blocked, and a fixed reference voltage U ", which occurs at a Zener diode 8, at a voltage divider 10, 11, 12, whose voltage division point 14 is connected to an ignition capacitor 17 via a diode 15.
The ignition capacitor 17 is also connected to the reference voltage U ;; via a high resistor 19. The desired speed is set at a variable resistor 12, which belongs to the voltage divider leg 11, 12 of an adjustable resistance value.
The thyristor 3 fires during each positive half-cycle at the point in time at which the capacitor voltage U,., Which results from one of the voltage U; step voltage supplied via the diode 15 and from one of the reference voltage Ur; The ramp voltage supplied via the high resistor 19 builds up, the release voltage of a trigger element 18 is reached.
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If, as a result of an increase in the mechanical load on the rotor 1 d-ss "n, the speed drops a little, the tachometric DC voltage UT becomes smaller, which causes an increase in the division voltage Ub or the jump voltage on the capacitor 17 as a result of a reduction in the voltage drop in the fixed resistor 10.
This advances the time of ignition, i. H. in every positive half-cycle the current conduction angle increases, which has an effect on the decrease in speed. The circuit now prevents the rotor current from reaching impermissible peak values when the motor starts up, with UT = 0 initially. For this purpose, a diode 43 is connected in series with a delay capacitor 44 between the connection point 41 of the resistors 12 and 11 and the connection point 42 of the rotor 1 with the Zener diode 8 and the ignition capacitor 17. a high-ohmic resistor 45 is also connected in parallel to the latter.
Furthermore, the connection point -l6 between the diode 43 and d, -m capacitor 44 is via a high-ohmic resistor 47, which, however, smelled considerably smaller than the resistor 45, and a diode 48 connected in series with the same with the connection point 13 of the Zener diode 8 connected to resistor 9. If the terminals 4, 5 are connected to the mains voltage to start the motor 1, 2, the voltage U "is relatively large because the voltage Uz. Is initially zero. The ignition unit takes place within each positive half-period Thvristors takes place at a large current flow angle, so that the current through the rotor 1 is large.
If the circuit 40 is now provided, the voltage drop across the resistors 11 and 12 is not present at the first moment, but only the voltage drop across the resistor 11 via the diode 15 on the capacitor 17, namely because the one discharged via the relatively hohn resistor 45 Capacitor 44 initially acts as a short circuit. The jump voltage is thus much smaller, namely R "is dimensioned so that the ignition then takes place almost at the end of the positive half cycle. With the charging of the capacitor 44, il, or the jump voltage increases, and the current flow angle increases to its setting of the variable resistor 12 and the mechanical load on the rotor 1, without assuming inadmissible peak values.
The charging of the capacitor 44 takes place from the point 13, partly via the resistors 10 and 11 and the diode 43, and partly via the diode 48 and the resistor -17, from e.g. B. 0.1 MQ. Since the time constant (R ", - ', R") C,., Is relatively small, the potential of the point * 5 rises rapidly to that given by the ratio R,: (R, o = R ,,) and Lt ;. value determined by the voltage UT, but then it is still further down to one due to the ratio R ,; : R "conditional value, the diode 43 then blocks.
In the absence of this voltage, the regulation of the motor speed to the constant value set at the withstand resistor 12 would be delayed by charging and discharging the capacitor 44, in that the voltage US would only slowly follow small changes in the speed caused by load changes or the voltage UT . The resistor 45 prevents the capacitor 44 from being charged to the potential of the point 13 and remaining at the latter, which would make the circuit,., 40 ineffective when the motor is switched on and off repeatedly.
Although the current limiting circuit 30 has been explained in connection with the embodiment of FIG. 1 of the main patent, the same is readily applicable to the embodiment shown in FIG. 2 of the main patent illustrated embodiment.