DD148918A3 - DEVICE FOR REGULATING THE SPEED OF TAILGATE ENGINES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Motordrehzahl bei Ansteigen des belastenden Drehmomentes. Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl, die gegenueber bekannten Einrichtungen einfacher aufgebaut sein soll, die mit wenigen raumsparenden Bauteilen sicher arbeiten und universell einsetzbar sein soll. Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, einen Reihenschluszmotor, der ein Universalmotor oder ein Gleichstromreihenschluszmotor sein kann, so zu steuern, dasz beim Ansteigen des belastenden Drehmomentes die Drehzahl am Motor konstant gehalten wird, ohne dasz der Einstellwert des einstellbaren ohmschen Widerstandes veraendert werden musz und dasz der jeweilige Motor ohne technische Veraenderung an die elektronische Regelschaltung angeschlossen werden kann. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dasz in den Stromfluszphasen des oder der Thyristoren eine vom belastenden Drehmoment des Motors abhaengige Spannung ueber eine Diode und einen Widerstand einen Strom in den Zuendkondensator flieszen laeszt und diesen teilweise auflaedt. Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemaeszen Einrichtung belaeuft sich insbesondere auf Antriebsmotoren von Haushaltgeraeten und Elektrowerkzeugen.The invention relates to a device for controlling the engine speed with increasing load torque. The aim of the invention is a device for controlling the speed, which should be simpler compared with known devices that work safely with a few space-saving components and should be universally applicable. The invention has for its object to control a series-locked motor, which may be a universal motor or a Gleichstromreihenschluszmotor so that the increase in the loading torque, the speed at the motor is kept constant withoutzetzz the set value of the adjustable ohmic resistance and must dasz the respective engine can be connected without technical change to the electronic control circuit. The essence of the invention consists in the fact that in the current flow phases of the thyristor (s) a voltage dependent on the loading torque of the motor flows through a diode and a resistor into the ignition capacitor and partially charges it. The field of application of the device according to the invention relates in particular to drive motors of household appliances and power tools.
Description
2 1255 1 -τ-2 1255 1 -τ-
a) Titel der Erfindung a) Title of the invention
Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von ReihenschlußmotorenDevice for controlling the speed of series-wound motors
t) Anwendungsgebiet i'er Erfindung t) Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von Reihenschlußmotoren, insbesondere Antriebsmotoren von Haushaltgeräten und Elektrowerkzeugen.The invention relates to a device for controlling the speed of series-wound motors, in particular drive motors of household appliances and power tools.
c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen c) Characteristic of the known technical solutions
Schaltungsanordnungen zur Regelung der Drohzahl von Reihenschlußmotoren sind in großer Vielfalt bekannt geworden. Bei bekannten Lösungon wird zur Regelung der Drehzahl Gegen-ί,ΜΚ genutzt, wobei der Ladestrom für den Zündkondensator in Abhängigkeit von der Drehzahl derart beeinflußt wird, daß bei Absinken der Drehzahl durch Erhöhung des Drehmomentes der Ladestrom vergrößert und uine Zündwinkelverschiobung erreicht wird, die dem Motor mehr Spannung zuführt. Nachteilig ist, daß zur Auskopplung der Gegen-KLiK ein v/eiterer Anschluß am iuotor vorhanden sein muß und somit die Universalität der Regelschaltung eingeschränkt wird.Circuitry for controlling the Drohzahl of series motors have become known in great diversity. In known Lösungon is used to control the speed counter-ί,,, wherein the charging current for the ignition capacitor in response to the speed is influenced such that increases in decreasing the speed by increasing the torque of the charging current and uine Zündwinkelverschiobung is achieved, the Motor supplies more voltage. The disadvantage is that for decoupling the counter-KLiK a v / eiterer connection must be present on iuotor and thus the universality of the control circuit is limited.
Bei anderen bekannten Lösungen wird zur Regelung der Drohzahl der Motorstrom genutzt, wobei durch einen Spannungsabfall an einem Widerstand, der in Reihe mit dem iVlotor geschaltet ist, ein Strom erzeugt wird, der einen Kondensator auflädt. Die Kondensatorladung wird entweder zur Beeinflussung das Ladestroms für den Zündkondensator oder zur Beeinflussung der Höhe des Zündpotentials der Zündschaltung genutzt.In other known solutions, the motor current is used to control the Drohzahl, which is generated by a voltage drop across a resistor, which is connected in series with the iVlotor, a current that charges a capacitor. The capacitor charge is used either to influence the charging current for the ignition capacitor or to influence the height of the ignition potential of the ignition circuit.
21 255 121 255 1
Nachteilig dabei ist, daß neben dem Zündkondensatör ein zweiter Kondensator mit höherer Kapazität vorhanden sein muß und daß entweder durch den Kondensator die Dynamik des Systems beeinflußt wird, oder eine zusätzliche Schaltung zur Entladung des Kondensators vorhanden sein muß, v/as einen erhöhten Aufwand an Bauelementen bedeutet.A disadvantage is that in addition to the Zündkondensatör a second capacitor with higher capacity must be present and that either by the capacitor, the dynamics of the system is affected, or an additional circuit for discharging the capacitor must be present, v / as an increased cost of components means.
d) Ziel der Erfindung d) Object of the invention
Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl, die gegenüber bekannten Einrichtungen einfacher aufgebaut sein soll, die mit wenigen raumsparenden Bauteilen sicher arbeiten und universell einsetzbar sein soll.The aim of the invention is a device for controlling the speed, which should be simpler compared to known devices that work safely with a few space-saving components and should be universally applicable.
θ) Darlegung des Wesens der Erfindung θ) Explanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, einen Reihenschlußmotor, der ein Universalmotor oder ein Glaichstromreihanschlußmotor sein kann, so zu steuern, daß beim Ansteigen dös belastenden Drehmomentes die Drehzahl am i.Iotor konstant gehalten wird, ohne daß der Einstollwert des einstellbaren ohmschen Widerstandes verändert werden muß und daß dor jeweilige uocor ohne technische Yorandοrung an die elektronische Regelschaltung angoschlossen werden kann«. Erfindungsgomäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein fhyristor in Reihe mit einem iiiotor an eine pulsierende Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und daß eine vom'belastenden Drehmoment des Motors abhängige Spannung einem Zündkondensator in den Stromflußphasen des Thyristors so zugeführt wird, daß Drehzahlschwankungen des Motors ausgeglichen v/erden, ohne daß der Einstellwart des einstellbaren ohmschen Widerstandes geändert wird.The invention is based on the technical object, a series motor, which can be a universal motor or a Glaichstromreihanschlußmotor to control so that when increasing dös loading torque, the speed is kept constant on i.Iotor without the set value of the adjustable ohmic resistance to be changed and that the respective uocor can be connected to the electronic control circuit without technical modification ". Erfindungsgomäß this object is achieved in that a fhyristor is connected in series with a iiiotor to a pulsating DC voltage source and that a vom'belastenden torque of the motor dependent voltage is supplied to a firing capacitor in the current flow phases of the thyristor so that speed fluctuations of the motor balanced v / ground without changing the setting resistor of the adjustable ohmic resistor.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß in den Stromflußphasen des oder der Thyristoren βine vom belastenden Drehmoment des Motors abhängige Spannung über eine Diode und einen Widerstand einen Strom in den Zündkondensator fließan läßt und diesen teilweise auflädt und daß die teilweise Aufladung des Zündkondensators durch einen Widerstand oder eine Kombination mehrerer Widerstände, der oder dia. den Zündkondensator mit dem Minuspol des Brückenßloichrichters ·An essential feature of the invention is that in the Stromflußphasen of the thyristors or βine dependent on the load torque of the motor voltage via a diode and a resistor flow in the ignition capacitor and this partially ströman and that the partial charging of the ignition capacitor by a resistor or a combination of several resistors, the or dia. the ignition capacitor with the negative pole of the bridge contactor ·
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verbinden, in Abhängigkeit vom Stromflußwinkel des Motors beein-.flußt wird.connect, depending on the current flow angle of the motor is influenced influ-.
Anhand der Figuren 1 und 2 soll die Erfindung näher erläutert werden;Reference to the figures 1 and 2, the invention will be explained in more detail;
Über R und M_ gelangt der Wechselstrom an den Brückengleichrichter 7, dessen Pluspol einmal mit der Anode des Thyristors 5 und zum anderen über den einstellbaren Widerstand 27 mit dem Zündkondensator 25 und der Zündschaltung 26 verbunden ist. Die Zündschaltung 26 ist mit dein Gate des Thyristors 5 verbunden und die Katode dos Thyristors 5 liegt über einem Motor 28 am Minuspol des Brückengleichrichters 7. Dieser Minuspol ist über einen Widerstand 30 mit dem Zündkondensator 25 verbunden. Die vom belastenden Drehmoment des Motors abhängige Spannung wird über die Diode 23 und den Widerstand 24 dem Zündkondcncator 25 zugeführt.About R and M_ reaches the AC to the bridge rectifier 7, the positive pole is once connected to the anode of the thyristor 5 and the other via the adjustable resistor 27 to the ignition capacitor 25 and the ignition circuit 26. The ignition circuit 26 is connected to the gate of the thyristor 5 and the cathode of the thyristor 5 is connected via a motor 28 to the negative pole of the bridge rectifier 7. This negative pole is connected via a resistor 30 to the ignition capacitor 25. The voltage dependent on the loading torque of the motor is supplied via the diode 23 and the resistor 24 to the Zündkondcncator 25.
In der Figur 1 ist der Verlauf der wichtigsten Spar.nungskurven der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt.FIG. 1 shows the course of the most important savings curves of the device according to the invention.
U Spannungsverlauf a:n Pluspol des BrückengleichrichtersU Voltage curve a: n positive pole of the bridge rectifier
U„ Spannungsverlauf am Zür.dkondensator beiU "voltage curve at the Zür.dkondensator at
ο —— ο -
. normaler Belastung, normal load
U„ Spannungsverlauf am Zündkondensator beiU "voltage curve at the ignition capacitor at
erhöhter Belastungincreased load
UM Spannungsverlauf an den i.iotoranschluß-U M voltage curve at the i.iotor connection
klemmon bei normaler BelastungClemmon at normal load
UM Spannungsverlauf an den Motoranschluß-U M voltage curve at the motor connection
klemnien bei erhöhter BelastungClement at increased load
Der Zündkondensator 25 wird durch einen dem Einstellwert des regelbaren Widerstandes 27 entsprechenden Strom aufgeladen. V/enn die Spannung am Zündkondensator 25 das Zündpotential der Zündschaltung 26 erreicht (t^), wird diese kurzzeitig niederohnig und dor Zünd-The ignition capacitor 25 is charged by a current corresponding to the set value of the variable resistor 27. If the voltage at the ignition capacitor 25 reaches the ignition potential of the ignition circuit 26 (t 1), it becomes temporarily depressed and the ignition
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kondensator 25 über die Gate-Katoden-Strecke das Thyristors 5 ent-. laden. Die Zündschaltung 26 ist vom Zeitpunkt t an wieder hochohmig und der Zündkondensator 25 erfährt bis zum Zeitpunkt t_ durch eine vom belastenden Drehmoment des Motors 28 abhängige Spannung, die einen entsprechenden Strom durch die Dioden 23 und den Widerstand 24 zum Zündkondensator 25 fließen läßt, eine teilweise Aufladung. Diese teilweise Aufladung des Zündkondensators wird durch den Widerstand 30, der mit dem Minuspol des Brückengleichrichters 7 verbunden ist, derart beeinflußt, daß der Zündkondensator 25 zwischen den Zeitpunkten t. und t„ auf ein geringes, vom Spannungsabfall an den Motoranschlußklemmen abhängiges, negatives Potential aufgeladen wird. Der Thyristor 5 sperrt zum Zeitpunkt t_, und der Zündkondensator 25 wird durch einen Strom, der über den einstellbaren Widerstand 27 fließt, weiter bis zur Höhe des Zündpotontial3 aufgeladen. Zum Zeitpunkt t. bewirkt die Zündschaltung 2&, daß der Thyristor 5 wieder gezündet und den Motoranschlußklemmen 9 und 10 eine zum Zündwinkel entsprechende Spannung zugeführt wird.capacitor 25 via the gate-cathode path thyristor 5 ent. load. The ignition circuit 26 is again high-impedance from the time t on and the ignition capacitor 25 experiences a partial until the time t_ by a voltage dependent on the loading torque of the motor 28, which flows a corresponding current through the diodes 23 and the resistor 24 to the ignition capacitor 25 charging. This partial charging of the ignition capacitor is influenced by the resistor 30 which is connected to the negative pole of the bridge rectifier 7, such that the ignition capacitor 25 between the times t. and t "is charged to a low, depending on the voltage drop across the motor terminals, negative potential. The thyristor 5 blocks at the time t_, and the ignition capacitor 25 is further charged by a current flowing through the adjustable resistor 27 up to the level of Zündpotontial3. At time t. causes the ignition circuit 2 & that the thyristor 5 ignited again and the motor terminals 9 and 10, a voltage corresponding to the ignition angle is supplied.
Steigt die Belastung des Motors 20, so wird der Zündkondensator 25 in der Zeitspanne \ bis t~ auf ein höheres Potential aufgeladen und bei unveränderter Einstellung dos Widerstandes 27 wird das Zündpotential am Zündkondensator 25 früher erreicht, so daß dor Zündzeitpunkt des Thyristors 5 vom Zeitpunkt t^ nach t„ verschoben wird.Increases the load of the motor 20, the ignition capacitor 25 is charged in the period \ to t ~ to a higher potential and with unchanged setting dos resistor 27, the ignition potential at the ignition capacitor 25 is reached earlier, so that the ignition timing of the thyristor 5 from time t ^ is moved to t ".
Der Spannungszuwachs an den Motoranschlußkl'emmen 9 und 10 gleicht den vom Strom bedingten Spannungsabfall in der Feld- und Ankervvicklung des Motors 28 so aus, daß die Drehzahl nahezu konstant bleibt.The voltage increase at the Motoranschlusskl'emmen 9 and 10 compensates for the current-induced voltage drop in the field and Ankervvicklung of the motor 28 so that the speed remains almost constant.
Da der SpannungsZuwachs an den Motoranschlußklemmen ebenfalls bewirkt, daß sich der Zündkondensator 25 zwischen t.. und t? auf ein negativeres Potential auflädt, wird verhindert, daß der Zündwinkel über den Zeitpunkt tp. hinaus verschoben wird, und somit ist die Stabilität der Regelung gewährleistet. 'Since the voltage increase at the motor terminals also causes the firing capacitor 25 to be between t. And t ? is charged to a more negative potential, prevents the ignition angle over the time tp. is shifted out, and thus the stability of the scheme is ensured. '
Ein mögliches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in Figur 3 aufgezeigt und wird nachfolgend erläutert.A possible embodiment of the device according to the invention is shown in Figure 3 and will be explained below.
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f) Ausführunfisbeispiel f) exemplary embodiment
Die Anoden der Thyristoren 5 und 6 und die Katoden der Dioden 3 und 4 sowie der irsta Anschluß des Widerstandes 12 und der erste Anschluß des Widerstandes 13 sind über die Verbindungsstellen 1 und 2 an eine Wechselstromquelle angeschlossen. Die Katoden der Thyristoren 5 und 6 sind über den Widerstand 8 und den Motor 28 mit den Anoden der Dioden 3 und 4 verbunden. Parallel zum Motor 28 ist eine Diode 29 so geschaltet, daß die Katode der Diode 29 an der Anschlußklemme 9 und die Anode der Diode 29 an der Anschlußklemme liegt. Die Verbindungsstelle 14 ist mit dem zweiten Anschluß des Widerstandes 13» mit dem zweiten Anschluß des Widerstandes 12, mit der Anode der Diode 1?, mit dem einstellbaren ohmschon Widerstand 27 und über den Widerstand 15 mit der Basis des Transistors 16 verbunden. Die Katode dor Diode 17 ist mit der Katode der Z-Diode sowie über das Trirnmorpotentiometer 18 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 16 mit der Anschlußklemme 9 und mit der Anode der Z-Diode 11 verbunden. Dor regelbare Anschluß des Trimmerpotentiometers 13 steht mit der Basis des Transistors 20 sowie über die Kollektor-Emittor-Strecko des Transistors 21 :.iit den Gates der Thyristoren 5 und 6 in Verbindung. Die Bacis des Transistors 20 ist über den ?ionde>nsator 19 mit der Verbindungsstelle 14 verbunden. Der andere Anschluß des einstellbaren ohmseheη Widerstandes steht mit. dem Zündkonder.sator 25 und über den Widerstand 24 sowie die Katoden-Anoden-Strecke der Dioden 23 mit den Katoden dor Thyristoren 5 und 6, über den Widerstand 30 mit der Anschlußklemme' 10 und über die Emitter-Kollektor-Strecko dos Transistors 20 mit der Basis dos Transistors 21, die über den Widerstand 22 mit dom anderen Anschluß des Zündkondensators 25 und mit dor Anschlußklemme 9 verbunden ist, in Verbindung.The anodes of the thyristors 5 and 6 and the cathodes of the diodes 3 and 4 and the irsta terminal of the resistor 12 and the first terminal of the resistor 13 are connected via the connection points 1 and 2 to an AC power source. The cathodes of the thyristors 5 and 6 are connected via the resistor 8 and the motor 28 to the anodes of the diodes 3 and 4. Parallel to the motor 28, a diode 29 is connected so that the cathode of the diode 29 is located at the terminal 9 and the anode of the diode 29 at the terminal. The connection point 14 is connected to the second terminal of the resistor 13 "with the second terminal of the resistor 12, with the anode of the diode 1 ?, With the adjustable ohmschon resistor 27 and the resistor 15 to the base of the transistor 16. The cathode dor diode 17 is connected to the cathode of the Zener diode and via the Trirnmorpotentiometer 18 and the collector-emitter path of the transistor 16 to the terminal 9 and to the anode of the Zener diode 11. Dor controllable connection of the trimmer potentiometer 13 is connected to the base of the transistor 20 and the collector-Emittor-Strecko of the transistor 21: .iit the gates of the thyristors 5 and 6 in combination. The bacis of the transistor 20 is connected to the connection point 14 via the ion-emitting diode 19. The other connection of the adjustable ohmseheη resistor is available. the Zündkonder.sator 25 and the resistor 24 and the cathode-anode path of the diodes 23 with the cathode dor thyristors 5 and 6, through the resistor 30 to the terminal '10 and via the emitter-collector Strecko dos transistor 20 with the base of the transistor 21, which is connected via the resistor 22 with dom other terminal of the ignition capacitor 25 and with the terminal 9, in conjunction.
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Die an der Katode der Diode 17 liegende pulsierende Gleichspannung v/ird durch die Z-Diode 11 in ihrer Amplitude begrenzt. Die so stabi- ' lisierte Spannung wird dem Basisspannungsteiler, der aus dem Trimmerpotentiometer 18 und der Kollaktor-Emitter-Strecke des Transistors 16 besteht, zugeführt. Mit dem Trimmerpotentiometer 18 kann die Höhe des Zündpotentials für die Zündschaltung, die aus einem Si-npn-Transistor 21 und einem Si-pnp-Transistor 20 besteht, eingestellt werden. Über den einstellbaren ohmschen Widerstand 27 fließt ein der Bins te 1-lung dieses Widerstandes entsprechender Strom in den Zündkondensator 25· Sobald die Spannung am Zündkondensator 25 die an der Basis des Transistors 20 eingestellte Spannung um etwa 0,6 Y übersteigt, wird die Zündschaltung niederohmig und der Zündkondensator 25 kann sich über die Zündschaltung und die Gate-Katoden-Stracken der Thyristoren 5 und 6 entladen.'Bis zum Ende der Halbwalle wird die Sperrwirkung -des Thyristors aufgehoben, an dessen Anode sich gerade die positive Halbwolle des Wechselstromes befindet.The lying at the cathode of the diode 17 pulsating DC voltage v / ird is limited by the Zener diode 11 in amplitude. The thus stabilized voltage is supplied to the base voltage divider, which consists of the trimmer potentiometer 18 and the collimator-emitter path of the transistor 16. With the trimmer potentiometer 18, the height of the ignition potential for the ignition circuit, which consists of a Si npn transistor 21 and a Si pnp transistor 20 can be adjusted. Through the adjustable ohmic resistor 27, one of the bins te 1-lung of this resistor corresponding current flows into the ignition capacitor 25 · As soon as the voltage across the ignition capacitor 25 exceeds the voltage set at the base of the transistor 20 by about 0.6 Y, the ignition circuit is low and the firing capacitor 25 can discharge via the firing circuit and the gate-cathode strains of the thyristors 5 and 6. 'Until the end of the half-waves, the blocking effect of the thyristor is abolished, at the anode of which is just the positive half-wool of the alternating current.
Da der !,laßwiderstand 8 verhindert, daß der Zündkondensator 25 sich vollständig entlädt, v/ird dieser durch den Widerstand 30 in der Zeit zwischen t. und t_ auf ein geringes negatives Potential, das von der Größe der Spannung an den Iilotoranschlußklemman abhängt, aufgeladen.'Since the leakage resistor 8 prevents the firing capacitor 25 from completely discharging, it will pass through the resistor 30 in the time between t. and t_ charged to a low negative potential that depends on the magnitude of the voltage to the Iilotor terminal terminal.
Der infolge der Aufhebung dor Sperrwirkung des Thyristors 5 odor 6 den Meßwiderstand 3 und den Motor 28 durchfliaConda Stromimpuls erzeugt einen vom belastenden Drehmoment des Motors 28 abhängigen Spannungsabfall am Meßwiderstand 8, der die Größe des die Dioden 23 und den V/iderstand 24 durchfließenden Stromes, der eine teilweise Aufladung des Zündkondensators 25 bewirkt, bestimmt. Dar Transistor 16, der während der Stromflußphase der Thyristoren 5 und 6 gesperrt ist, verhindert, daß sich der Zündkondensator 25 über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 20 wieder entlädt. Der Transistor 16 wird wieder leitend, wann der Thyristor 5 oder 6 am Ende der positiven Halbwelle sperrt, da die Spannung an der Verbindungsstelle 14 dann wi^er positiv v/ird und über den Widerstand 15 einen Strom fließen läßt, der den Transistor 16 aufsteuert. Dar Kondensator 19 garantiert, daß in der Übergangsphase das Transistors 16 vorn nichtleitenden in den leitenden Zustand an dar Basis das Transistors 20 eine positivere Spannung als am Emitter des Transistors 20 vorhanden ist.Due to the abolition dor blocking effect of the thyristor 5 odor 6 the measuring resistor 3 and the motor 28 durchfliaConda current pulse generates a load of the torque of the motor 28 dependent voltage drop across the measuring resistor 8, the size of the diodes 23 and the 24 V / iderstand flowing through current, which causes a partial charge of the ignition capacitor 25 determined. Dar transistor 16, which is locked during the current flow phase of the thyristors 5 and 6, prevents the ignition capacitor 25 via the base-emitter path of the transistor 20 discharges again. The transistor 16 becomes conductive again when the thyristor 5 or 6 closes at the end of the positive half cycle, since the voltage at the junction 14 then wi er positive and by the resistor 15 a current flows, which opens the transistor 16 , Dar capacitor 19 ensures that in the transition phase, the transistor 16 from the front non-conductive to the conductive state at the base of the transistor 20 is a more positive voltage than at the emitter of the transistor 20 is present.
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