CH496348A - Schutzschaltung gegen thermische Überlastung einer Impulssteuervorrichtung an einem im Impulsbetrieb betriebenen elektrischen Antrieb - Google Patents

Description

  
 



  Schutzschaltung gegen thermische Überlastung einer Impulssteuervorrichtung an einem im Impuls betrieb betriebenen elektrischen Antrieb
Es ist bekannt, elektrische Antriebe, z. B. für gleislose   Batteriefahrzeuge    wie Gabelstapler, Elektrokarren und dergleichen im   Impuisbetrieb    zu betreiben. Dabei wird die antreibende Energie in Impulsen zugeführt, die sich in einem unter   gleIchen    Bedingungen gleichmässigen zeitlichen Spiel Idauernd wiederholen. In diesem Spiel nimmt die Einschaltzeit einen gewissen Raum ein, der al;s Einschaltdauer-Prozentzahl gegenüber der Spiel dauer 100 bezeichnet wird.

  Für das Ein- und Ausschalten der Antriebsimpulse bedient man sich sogenannter Thyristoren, das sind   Halblleiter-Schaltglieder,    die durch einen Impuls gezündet und durch   Phasenwechsel    oder eine Gegenspannung gelöscht werden. Ein anderes Halbleiter-Schaltglied,   Idas    für diese Zwecke geeignet ist, ist der Transistor, jedoch ist hier   die      Leitfähigkeit    von der Höhe der Impulsspannung abhängig und hält nur so lange an, wie der Impuls ansteht. Derartige Impulsschaltungen sind jedoch nicht auf die Verwendung im Gleichstrom-Betrieb beschränkt, sondern können auch im   Wechselstrom-Betriieb    Anwendung finden, wenn es erforderlich ist, die einzelnen Halbwellen des Wechselstromes bereits vor dem Nulldurchgang abzuschneiden.



   Es ist eine Eigenart aller Halbleiter-Bauelemente, dass sie nur unterhalb einer durch das halbleitende Material bestimmten Temperatur verwendungsfähig sind.



  Es muss daher darauf geachtet wenden, dass keine thermische   Überlastung    eintritt. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck in das Gehäuse der   Halbleiter-Schalt-    glieder, beispielsweise in die Trägerplatte wärmeempfindliche elektrische Bauelemente, wie Thermoelemente oder Thermo-Widenstände ,einzubauen und deren elek   trisches    Verhalten als Mass für   tdie    Temperatur zu verwenden.



   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzschaltung gegen thermische Überlastung einer Impulssteuervorrichtung an   einem    im Impulsbetrieb betriebenen elektrischen Antrieb, bei dem   die    zugeführten Arbeitsstrom Impulse durch   Startimpulse      eingeleitet    und durch Löschimpulse beendet werden, mit Thyristoren als Halbleiter Schaltglieder für den Antriebsstrom und mit leinem in ein Gehäuse der   Halbleiter-Schaltglieder    eingebauten Thermoelement oder Thermo-Widerstand.



   Die   erfindungsgemässe    Schutzschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen   sind,    mittels derer der von dem Thermo-Element oder Thermo Widerstand temperaturabhängig geführte Strom mit steigender Temperatur des   Halbleiter-Schaltgliedes    die   Impulsfolge-Frequenz    der Start- und Löschimpulse oder deren Phasenlage   gegeneinander    im Sinne einer Verminderung der prozentualen Einschaltdauer des Antriebsstromes beeinflusst.



   Nachfolgend werden anhand der Zeichnung Aus   führungsbeispiele    der erfindungsgemässen Schutzschaltung beschrieben.



   Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel und
Fig. 4 zeigt das vierte   Ausführungsbeispiel.   



   In einer bevorzugten Ausführungsform beeinflusst der temperaturabhängig geführte Strom die   Impulsfolge-    frequenz der Start- und Löschimpulse   gleichsinnig    und im gleichen Masse. Gleichzeitig damit wird der zeitliche Abstand der Startimpulse von den Löschimpulsen durch ein Stellglied für den Antrieb eingestellt und in einem Maximalwert   dadurch    einen zusätzlichen   Löschimpuls    aus einem monostabilen Multivibrator mit konstanter Laufzeit begrenzt.



   Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 zeigt die Zeile 1 eine   Sägezahnspannung,    die von einem astabilen Multivibrator abgegeben wird und   der    sich eine Gleichspannung überlagert, die in der Höhe durch das Stellglied für den Antrieb bestimmt wird. Ein mit der resultierenden Spannung angesteuerter   Schmitt-Trigger    liefert die in Zeile 2 dargestellte Impulsfolge. Durch Differenzierung der Flanken wird eine Signalfolge nach Zeile 3 aus den Anstiegsflanken und einer solche nach Zeile 4 aus den Abfallflanken gewonnen, wobei die letztere zeitlich konstant ist, während die erste durch die Einwirkung des Stellgliedes zeitlich verschoben werden kann.

  Mit dem   Signal    aus Zeile 3 wird ein   monostabiler      Multivibrator angeworfen, der die Startimpulse, wie in Zeile 5 dargestellt, abgibt und weiterhin ein anderer Multivibrator mit einer Laufzeit, die nur wenig grösser ist als die   leingesbellte    Periodendauer, wie in Zeile 6 dargestellt. Die Signale nach Zeile 4 steuern einen dritten Multivibrator an, der die Löschimpulse, in   Zeile    7 dargestellt, abgibt. Der temperaturabhängig geführte Strom wird nunmehr in den Generator für die sägezahnförmige Spannung nach Zeile 1 eingespeist und vermindert deren Frequenz. Daraus ergibt sich eine nach Sinn und Mass gleichartige Verminderung Ider   Impulsfolge-Frequenzen    der in den Zeilen 5 und 7   dargestellten    Impulse.



   Überschreitet die Einschaltdauer die Laufzeit des durch das Signal nach Zeile 3 angeworfenen Multivibrators,   der    auf eine feststehende Zeit leingestellt ist, so bewirkt die Rückkehr des Multivibrators in seine stabile Lage   Löschimpuise,    durch die der Thyristor je   weils    früher gelöscht wird, und die durch die Betätigung des Stellgliedes für den Antrieb bestimmten   Löschim-    pulse sind unwirksam.



   Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 beeinflusst der temperaturabhängig geführte Strom die Impulsfolgefrequenzen der Start- und Löschimpulse gleichsinnig und unter Wahrung ihres zeitlichen Abstandes, während zusätzlich die   Impulsfolge^Frequenz    durch ein Stellglied für den Antrieb beeinflusst wird. In Zeile 1 ist das Ausgangssignal eines astabilen Multivibrators dargestellt, Ider durch das   Stellgiied    für den Antrieb in seiner Laufzeit bestimmt ist.



   Die Differenzierung der Anstiegsflanken, wie sie in Zeile 2   dargestellt    ist, ergibt !ein Signal, das einem monostabilen Mulitvibrator zugeführt   wird    und   diesen    jeweils anwirft, wobei   indessen    Laufzeit durch den temperaturabhängig geführten Strom   verringert    wird, wie dies in Zeile 3 dargestellt ist Die Differenzierung der Abschaltflanke dieses Signals   ,ergibt,die    in Zeile 4 dargestellten Signale. Die Signale aus Zeile 2 und Zeile 4 werden monostabilen Multivibratoren zugeführt, die daraufhin die Startsignale nach Zeile 5 und die Löschsignale nach Zeile 6 in der gewünschten Form abgeben.



   Beim dritten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist die Phasenlage der   frequenzgleichen    Start- und Löschimpulse gegeneinander in   ihnem    Maximal abstand durch den temperaturabhängig geführten Strom beeinflusst.



  Zeile 1 zeigt wiederum   Idie    Sägezahnspannung mit der überlagerten Gleichspannung und Zeile 2 das Ausgleichssignal des Schmitt-Triggers entsprechend der Fig.



  1. In Zeile 3 sind   die    Signale dargestellt, die sich durch die Differenzierung der   Anstiegsflanken    und in Zeile 4 diejenigen, die   ssich    durch die   Differenzierung    der Abfallflanken ergeben. Die Zeilen 5 und 6 zeigen die Startbzw.   Löschsignale,    die sich daraus ergeben. Zeile 7 zeigt das Signal eines gleichzeitig ebenfalls durch die Impulse aus Zeile 3 angeworfenen zusätzlichen monostabilen Multivibrators, dessen Laufzeit durch den temperaturabhängig geführten Strom verkürzt wird, während das Stellglied für den Antrieb über   jdie    Gleichspannung aus Zeile   1    wirkt.



   Beim vierten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 beeinflusst der temperaturabhängig geführte Strom die Phasenlage der frequenzgleichen Start- und   Löschim-    pulse gegeneinander, während das Stellglied für den Antrieb deren Frequenz   bestimmt.    Die Zeile 1 zeigt wiederum wie in Fig. 2 das Ausgangssignal leines astabilen Multivibrators, das in seiner Laufzeit durch das Stellglied und den temperaturabhängig geführten Strom beeinflusst wird. Die Differenzierung der Anstiegsflanke nach Zeile 2   lergibtSein    Signal, das   die    Startimpulse nach Zeile 5 über leinen monostabilen Multivibrator auslöst.



  Gleichzeitig lösen die Signale nach Zeile 2 einen weiteren monostabilen Multivibrator aus. Von der abfallenden Flanke des Ausgangssignals nach Zeile 3 dieses Multivibrators werden die Signale nach Zeile 4 ausgelöst, die Löschimpulse nach Zeile 6 erzeugen.



   Mit besonderem Vorteil wird   die    Folgefrequenz der Start- und Löschimpulse durch einen astabilen RC Generator bestimmt, wobei der temperaturabhängig geführte Strom die Auf- oder Entladezeit der Kapazität dieses Generators beeinflusst. Zur Beeinflussung über die Phasenlage der Start- und Löschimpulse bedient man sich eines monostabilen RC-Generators, der in der gleichen Weise über   Idie    Kapazität von dem temperaturabhängig geführten Strom beeinflusst wird.

 

     Verwendet    man als   temperaturempfindliche    Glieder   Thermowiderstände,    so werden mit besonderem Vorzug solche gewählt, deren   Widerstände sich    in einem Bereich dicht unterhalb   wider      Grenzbetriebstemperatur    des Halb   leiter-Schaltgiiedes    besondens   starkändern.   



   Die beschriebene Schutzschaltung hat den Vorteil, dass unabhängig von der Stellung anderer Stellglieder für den Antrieb, wie beispielsweise   des    Beschleunigungspe   dais    für Fahrzeuge, die Idem Motor zugeführte Leistung so beschränkt wird, dass keine Überhitzung des   schal-    tenden Thyristors   eintreten    kann. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Schutzschaltung gegen thermische Überlastung einer Impulssteuervorrichtung an einem im Impulsbetrieb betriebenen elektrischen Antrieb, bei dem die zugeführten Arbeitsstrom-Impulse durch Startimpulse eingeleitet und durch Löschimpulse beendet werden, mit Thyristoren als Halbleiter-Schaltglieder für einen Antriebsstrom und mit einem in ein C;

   ;e- häuse der Halbleiter-Schaltglieder eingebauten Thermoelement oder Thermo-Wtderstand, dadurch gekenn- zeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mittels derer der von zudem Thermo-Element oder Thermowiderstand temperaturabhängig geführte Strom mit steigender Tempe ratur des Halbleiter-Sch altgiiedes die Impulsfolge-Frequenz der Start- und Löschimpulse oder deren Phasenlage gegeneinander im Sinne einer Verminderung der prozentualen Einschaltdauer des Antriebsstromes be ieinflusst.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Schutzschaltung nach Patentanspruch, bei der die Impulsfolgefrequenz der Start- und Löschimpulse durch den temperaturabhängigen Strom gleichsinnig und im gleichen Masse beeinflusst wird, Idadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand der Start-Impulse von den Löschimpulsen durch ein Stellglied für den Antrieb eingestellt und in seinem Maximalwert durch einen zusätzlichen Löschimpuls aus einem monostabilen Multivibrator mit konstanter Laufzeit begrenzt ist.

   2. Schutzschaltung nach Patentanspruch, bei der die Impulsfolgefrequenz wider Start- und Löschimpulse durch den temperaturabhängigen Strom gleichsinnig und unter Wahrung ihres zeitlichen Abstandes beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfolge-Frequenz zusätzlich durch ein Stellglied für den Antrieb beein flusstwird.

   3. Schutzschaltung nach Patentanspruch, bei der die gegenseitige Phasenlage von frequenzgleichen Start- und Löschimpulsen .durch den temperaturabhängigen Strom in ihrem Abstand beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Abstand innerhalb eines Maximalab standes zusätzlich durch ein Stellglied für den Antrieb beeinflusst wird.

   4. Schutzschaltung nach Patentanspruch, bei der die Phasenlage von frequenzgleichen Start- und Löschimpulsen durch den temperaturabhängigen Strom gegeneinander beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Frequenz der Start- und Löschimpulse durch lein Stellglied für den Antrieb beeinflusst wird.

   5. Schutzschaltung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 4, bei der die Folgefrequenz der Start- und Lösohimpulse durch einen astabilen RC-Generator bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängig geführte Strom die Auf- oder Entladezeit der Kapazität des RC-Generators bestimmt.

   6. Schutzschaltung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 5, beil der die Phasenlage der Start- und Löschimpulse zueinander durch einen mono ,stabilen RC-Generator bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängig geführte Strom die Auf- und Entladezeit der Kapazität des RC-Generators bestimmt.

   7. Schutzschaltung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermowiderstand verwendet iXt, dessen Widerstand im Bereich dicht unterhalb der Grenz-Betriebstemperatur des Halbleiter-Schaltgliedes sich besonders stark ändert.