DD265267A1

DD265267A1 - Schaltung zum abbremsen eines gleichstrom-reihenschlussmotors hochtouriger maschnen, insbesondere zentrifugen

Info

Publication number: DD265267A1
Application number: DD30684287A
Authority: DD
Inventors: Roland Nigrini; Peter Lehmann; Hans-Dieter Baudisch
Original assignee: Medizin Labortechnik Veb K
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1987-09-10
Publication date: 1989-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Abbremsen eines Gleichstrom-Reihenschlussmotors hochtouriger Maschinen, insbesondere Zentrifugen. Sie schliesst als bekannt einen einen veraenderlichen Bremswiderstand enthaltenden Ankerstromkreis und einen Erregerstromkreis ein, der in bekannter Weise gesteuert sein kann. Erfindungsgemaess ist vorgesehen: Der Bremswiderstand besitzt mindestens eine Anzapfung, die ueber einen Halbleiter mit einem aeusseren Anschluss des Bremswiderstandes oder mit einer anderen Anzapfung verbunden ist. Eine Anzapfung ist an den ersten Eingang eines Regelverstaerkers gefuehrt, dessen zweiter Eingang mit einer Sollwertspannung belegt ist. Der Ausgang des Regelverstaerkers ist mit dem ersten Eingang eines Pulsdauermodulators verknuepft, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Saegezahngenerators in Verbindung steht. Der Ausgang des Pulsdauermodulators ist mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters verbunden. Diese Bremsschaltung sichert bis zu niedrigsten Drehzahlen eine maximale Abbremsung und damit eine kurze Bremszeit. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Abbremsen eines Gleichstrom-Rdihenschlußmotors für hochtourige Maschinen. Eine derartige Schaltung ist jedoch auch zum motorischen Abbremsen niodertoiiriger Maschinen geeignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Beim Abbremsen von Reihenschlußmotoren muß durch r .ie Schalthandlung die Umkehrung des Drehmomentes gegenüber dem des motorischen Betriebs erreicht werden. Je nach Art der hierfür verwendeten Schaltung ist dann bekannterweise eine Nutz-, Widerstands- oder Gegenstrombremsung möglich. Für die Widerstandsbremsung ist eine große Anzahl Schaltungen entwickelt worden (z.B. DD-PS 858G3,188487,225887, DE-EB 1200424, 2 0D2 760,2135324,2228735,2541113, 2608581, 2640745,2824045).

Die Bremsschaltung gemäß DE-OS 2640745 beinhaltet eine Widerstandsbremsung mit geregelter Fremderregung. Ein im Erregerstromkreis eingeschalteter Transistor wird in Abhängigkeit von einer über den Bremswiderstand abfallenden Spannung ausgesteuert. Bai Wahl der richtigen Polarität wird das Feld bei hohen Drehzahlen nur schwach erregt, mit abnehmender Drehzahl wird die Erregung stärker. Das Bremsmoment ist über einan gewiesen Drehzahlbereich annähernd gleich, fällt aber im unteren Drehzahlbereich stark ab. Grund hierfür ist der für hohe Drehzahlen dimensionierte hohe Bremswiderstand. Die Bremszeit wird infolgedessen im wesentlichen vom unteren Diehzahlbereic h beeinflußt. Zur Abkürzung der Bremszeit ist diese Schaltung entsprechend DE-OS 2 824045 um eine Gegenstrombremsschalt jng erweitert worden. Letztere wird in der ersten Bremsphase betrieben, die erstegenannte Schaltung danach in der zweiten Bremsphase. Obwohl hier der Bremswiderstand für mittlere Drehzahlen bemessen ist, ist die Abbremsung im unteren Drehzahlbereich immer noch unbefriedigend. Nachteilig sind weiterhin die für den Übergang von der Gegenstrombremsung auf die Wider Standsbremsung erforderliche Schützumsthaltung, der Einsatz von drehzahlabhängigon Schaltmitteln, die Verwendung violer mechanischer Kontakte und von zwei Bremswiderständen für jede Bremsart.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Zeit für das Abbremsen hochtouriger Maschinen, insbesondere Zentrifugen, zu verkürzen, eine starke Bremswirkung bis zu niedrigsten Drehzahlen zu gewährleisten und dun Bauelementeaufwand zu verringern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum Abbremsen von Zentrifugen zu entwickeln, die bis zu kleisnten Drehzahlen eine maximale Abbremsung bewirkt.

Die Lösung dieser Aufgabe geht von dem Vorhandensein eines einen veränderlichen Bremswiderstand enthaltenden Ankerstromkreises und eines Ei regerstromkreises aus, der in bekannter Weise gesteuert sein kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen:

Der Bremswiderstand besitzt mindestens eine Anzapfung, die über einen Halbleiterschalter mit einem äußeren Anschluß des Bremswiderstandes oder mit einer anderen Anzapfung verbunden ist. Eine Anzapfung ist an den ersten Eingang eines Regelverstärkers geführt, dessen zweiter Eingang mit einer Sollwertspanni ng belegt ist. Der Ausgang des Regelverstärkers ist mit dem ersten Eingang eines Pulsdauermodulators verknüpft, dessen zwo tor Eingang mit dem Ausgang eines Sägezahngenerators in Verbindung steht. Der Ausgang des Pulsdauermod jlators ist mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters verbunden.

Zweckmäßige Ausführungen werden nachstehend an einem Ausführungslieispiel dargestellt.

-Z-Ausführungsbeispiel

In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 das Blockschaltbild der Scheltung Fig.2 den Stromlaufplan einer ausgeführten Schaltung Fig.3 Zeitverläufe

a) des Ausgangssignals des Pulsdauermodulators

b) des Anker- bzw. Bremsstiomes.

Die in Figur 1 dargestellte Schaltung setzt sich aus dem Ankerstromkreis 1, dem Erregerstromkreis 2 und einem Reg« zusammen. Der Ankerstromkreis 1 wird durch den Mctorcnker4, den Bi emswiderstand 5 und einen Schalter 6 gebili Erregerstromkreis 2 ist nur die Feldwicklung 7 dargestellt.

Der Bremswiderstand 5 besitzt zwei äußere Anschlüsse 8,9 und eine Anzapfung 10. Mit dem einen Anschluß 8 und d Anzapfung 10 ist der Regelkreis 3 verknüpft Er ist aus einem Regelverstärker 11, einem Pulsdauermodulatoi 12, eine Sägezahngenerator 13 und einem Halbleiterschalter 14 aufgebaut, wobei die Verschaltung dieser Funktionsstufen w ausgeführt ist:

Die Anzapfung 10 ist an den invertierenden Eingang des Regelverstärkers 11 geführt, an dessen nichtinvertierenden eine Sollwertspannung U₁₀M anliegt. Der Ausgang des Regelverstärkers 11 ist mit dem ersten Eingang 15 des Pulsdauermodulators 12 verbunden, dessen anderer Eingang 16 mit dem Ausgang des Sägezahngenerators 13 in Vc steht. Der Ausgang des Pulsdauermodulators 12 ist mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters 14 verknüpft. Dei Ausgang 17 dos Halbleiterschalters 14 ist an den Anschluß 8 des Bremswiderstandes 5 angeschlossen, während der Ausgang 18 mit der Anzapfung 10 verbunden ist.

Die ausgeführte Schaltung (Fig. 2) schließt einen integrierten Schaltkreis B 260 D ein, der die Funktionen des Regelvers¹ des Pulsdauermodulators 12, des Sägezahngenerators 13 und teilweise des Halbleiterschalters 14 realisiert. Die Verk dieser Funktionsstufen im Schaltkreis selbst wird üblicherweise nicht dargestellt.

Die Anzapfung 10 ist nicht direkt an den Eingang E₁ des Schaltkreises B 260D geführt, sondern an den einen Anschlul Einstellwiderstandes R 7, dessen anderer Anschluß an Masse anliegt. Der Abgriff des Einstellwiderstandes R7 bildet di eines Tiefpassos aus dem Widerstand R 6 und dem Kondensator C 3.

Der Ausgang des Tiefpasses ist über den Widerstand R 5 mit dem Eingang E₁ verbunden, der den invertierenden ΕΙης Rogelverstärkers 11 bildet. Der nichtinvertierende Eingang ist im Schaltkreis mit einer internen Referenzspannung bc Widerstand R 4 ist ein Rückkopplungswidorstand des Regelverstärkers 11. Er bestimmt im Zusammenhang mit R 5 de Verstärkungsgrad. Dor Anschluß E₃ des Schaltkreises B 260 D ist über ein R-C-Glied (R 1, R 2, C1) an dio fluierenzspannu Der an den Anschluß R angeschlossene Widerstand R8 und der an den Anschluß C angeschlossene Kondensator C4 Schwingkreis für den Sägezahngenerator 13. Der Halbleiterschalter 14 ist aus drei hintereinandorgeschaiteten Treiben oinem Leistungsschalter zusammengesetzt. Der Transistor der ersten Treiberstufe ist Bestandteil des Schaltkreises B 2 Kollektoranschluß AT_K ist mit dem Widerstand R9 beschaltet; sein Emitteranschluß AT_E führt zur zweiten Treiberstuf (Transistor VT1, Widoi stände R10; R11.) Die sich anschließende dritte Treiberstufe jmfaßi den Transistor VT2 und d Widerstände R12, R13. Der Anschluß des Leistungsschalters VT3 erfolgt über die Parallelschaltung des Widerstände des Kondensators C &. Der Kollektor des Leistungsschalters VT3 tteht mit dem Anschluß 8 des Bremswiderstandes 5 Verbindung, während »ein Emitter und die Anzapfung 10 rr Steinender verbünde» sind. Der Anschluß 9 des Bremswide Mögt auf Massepotentiul. Die Funktion der Sollwertspannung U,_o.| aus Fig. 1 übernimmt die am Anschluß E₂ anl!egen< Spannung. Sie wird dem Schleifer des Einstellwiderstandes R 3 entnommen, dessen äußere Anschlüsse mit Massepi bzw. dem Anschluß REF des Schaltkreises B260D verbunden sind.

Mit dem Einstellwiderstand R3 wird über die Sollwertspannung U_n,, der Ankei- bzw. Bremsstrom U eingestellt. Die beschriebene Schaltung weist folgende Wirkungsweise auf:

Der im Ankerstromkrais 1 fließende Strom wird durch den Regelkreis 3 auf einen konstanten Wert gehalten, indem d< Bremswiderstand 5 durch teilweise, zeitlich veränderliche Überbrückung vermittels des Halbleiterschalters 14 in derr verringert wird, wie der Strom normalerweise abfällt. Regelgröße ist folglich die Stromstärke, Stellgröße der Bremswii Die Stromstärke wird als Spannungsabfall über den zwischen der Anzapfung 10 und dem Anschluß 9 befindlichen Te Bremswiderstandes 6 gemessen. Der gemessene Wert wird mit der Sollwertspannung U«,» im Regelverstärker 11 verg Regelabweichung wild verstärkt und steuert im Pulsdauermodulator 12 das Tastverhältnis der erzeugten Impulsfolg) Impulse gelangen zürn Halbleiterschalter 14, der im geschlossenen Zustand den Abschnitt zwischen der Anzapfung 1 Anschluß 8 des Bremswiderstandes 5 überbrückt. Die Überbrückungszeit bzw. Einschaltzeit des Halbleiterschalters V Beginn des Bremsvorganges gering, so Jaß der Strom I_A in der größten Zeit der Periode durch den gesamten Bremsv 6 fließt. Die Abbremsung führt eine Verringerung der EMK des Ankers herbei, die sich in einer differentiellen Abnahir Stromes I_A äußert. Diese Abnahme verursacht eine Regelabweichung im Regelverstärker 11 und eine Veränderung d Tastverhältnisses der Impulsfolge im Pulsdauermodulator derart, daß die Einschaltzeit te differentiell größer wird. In Einschaltzeit te ist der Bremswiderstand wesentlich kleiner, so daß der Strom ^gegenüber dem vorhergehenden Wert Dieser Vorgang wiedorholt sich nun in schneller Folge, wobei die Einschaltzeit te größer und die Ausschaltzeit ta kleir (Fig. 3). Dabei wird der Stromabfall ausgeglichen, der Strom I_A bleibt bie zu niedrigsten Drehzahlen konstant. Mit dem ki Ankerstrom I^A ist ein großes Bremsmoment verbunden, so daß bis zu dienen Umdrehungen eine starke Bremewirkun verzeichnen ist.

Claims

1. Schaltung zum Abbremsen eines Gleichstrom-Reihenschlußmotors hochtouriger Maschinen, insbesondere Zentrifugen, mit einem einen veränderlichen Bremswiderstand enthaltenden Ankerstromkreis und einem Erregerstromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremswiderstand (5) mindestens eine Anzapfung (10) besitzt, die über einen Halbleiterschalter (14) mit einem äußeren Anschluß (8) des Bremswiderstandes i'5) oder mit einer anderen Anzapfung verbunden ist, eine Anzapfung (10} an den ersten Eingang eines Regelverstärkers (11) geführt ist, dessen zweiter Eingang mit einer Sollwertspannung (U_son) belegt ist, der Ausgang des Regelverstärkers (11) mit dem ersten Eingang (15) eines Pulsdauermodulators (12) verknüpft ist, dessen zweiter Eingang (16) mit dem Ausgang eines Sägezahngenerators (13) in Verbindung steht, und der Ausgang des Pulsdauermodulators (12) mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters (14) verbunden ist.

2. Schaltung zum Abbremsen räch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertspannung (U₈₀Ii) einstellbar ist.