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Anordnung zur Drehzahlregelung eines Universalmotors Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlregelung eines Universalmotors.
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Es ist bekannt, zur Drehzahlregelung eines Elektromotors ein Relais
zu verwenden, das auf die Gegen-EMK des Ankers anspricht und einen in Reihe mit
dem Motor liegenden Vorwiderstand kurzschließt. Bekannte Einrichtungen haben sich
als nicht völlig befriedigend gezeigt, weil das Relais die Neigung hat, auf die
an den Ankerklemmen liegende Spannung und nicht auf die Gegen-EMK des Ankers anzusprechen.
Dabei ergibt sich eine ungenaue Drehzahlregelung.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht daher darin, eine Anordnung zur
Drehzahlregelung für einen Universalmotor zu schaffen, die auf Drehzahländerungen
genau anspricht und die in der Zeiteinheit eine verhältnismäßig kleine Zahl an Schaltvorgängen
hat, so daß sich eine lange Lebensdauer und ein Minimum an Wartung ergibt.
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Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Drehzahlregelung
eines Universalmotors mit Hilfe eines Vorwiderstandes, der durch einen relaisbetätigten
Schalter kurzgeschlossen werden kann, und gemäß der Erfindung sind zwei in Reihe
liegende Widerstände zur Reihenschaltung der Anker-und der Erregerwicklung des Universalmotors
und mindestens eines Teils des Vorwiderstandes parallel geschaltet, und die Erregerwicklung
des Relais ist einerseits zwischen den beiden Widerständen und andererseits zwischen
der Anker- und der Erregerwicklung des Universalmotors angeschlossen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die einzuregelnde Drehzahl
durch Änderung der Rückstellkraft des relaisbetätigten Schalters einstellbar.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
zur Darstellung gebracht.
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Fig. 1 ist ein Schaltschema, das eine Anordnung gemäß der Erfindung
zur Drehzahlregelung eines Universalmotors wiedergibt; Fig. 2 ist ein weiteres Schaltschema
einer Anordnung nach der Fig. 1, die zum Antrieb von Haushaltnähmaschinen verwendet
werden kann; Fig.3 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Anordnung nach Fig.
1.
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Gemäß Fig. 1 bilden die in Reihe geschaltete Erregerwicklung 10 und
die Ankerwicklung 11 eines Universalmotors, ein Widerstand 12 und ein Widerstand
13 einen Brückenstromkreis, der durch einen dem Universalmotor vorgeschalteten Vorwiderstand
14 geändert wird, zu dem die Kontakte 15 und 16 eines Relais parallel liegen. Die
Erregerspule 17 des Relais ist an dem Ausgang der Brücke und eine die ganze Anordnung
speisende Einphasenwechselstromquelle ist bei 9 angeschlossen. Kondensatoren 18
und 19 zur Verbesserung des Schaltvorgangs sind jeweils an die Kontakte 15, 16 und
an die Erregerspule 17 des Relais angeschlossen. Ein Trockengleichrichter 20 ist
in Reihe zur Erregerspule 17 geschaltet, um ihr einen Gleichstrom zuzuführen. Der
Relaisanker 21 wird mit Hilfe einer Feder 22 gewöhnlich so gehalten, daß die von
ihm betätigten Relaiskontakte 15, 16 geschlossen sind. Die Spannung der Feder 22
kann durch Verändern des Druckes verändert werden, der an einen Hebel
23 gelegt wird, wie durch den Pfeil 24 angedeutet ist.
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Um die Einrichtung abzuschalten, wenn die Anordnung nicht arbeiten
soll, wird ein Schalter 25 verwendet. Der Schalter 25 kann gegebenenfalls mit dem
Hebel 23 kombiniert sein, um eine einfache Bedienung zu ermöglichen.
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Der Vorwiderstand 14 ist bei 26 angezapft, wodurch er teilweise innerhalb
und teilweise außerhalb des Brückenstromkreises angeordnet ist. Ein Anzapfpunkt
kann herausgefunden werden, bei dem das Relais lediglich auf die Gegen-EMK des Ankers
anspricht, wie es für die genaue Drehzahlregelung erforderlich ist. Der optimale
Anzapfpunkt an dem Widerstand 15 kann dadurch leicht herausgefunden werden, daß
an die Relaisspule 17 ein Spannungsmesser mit hohem Widerstand angelegt und der
Motor gegen Drehen verriegelt wird. Dann werden bei angelegter Nennspannung die
Relaiskontakte 15, 16 mechanisch betätigt, während der Spannungsmesser beobachtet
wird. Der Anzapfpunkt wird bewegt, bis
eine Stelle gefunden ist,
die bei Betätigung der Relaiskontakte die kleinste Spannungsänderung ergibt. Dies
ist die beste Stelle zum Anzapfen des Widerstandes 14.
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Bei einer gegebenen Stellung des Hebels 23 und einer dadurch gegebenen
Spannung der Feder 22 wird in an sich bekannter Weise durch intermittierende Betätigung
der Relaiskontakte 15, 16 eine vorbestimmte Drehzahl des Motors aufrechterhalten.
Wenn am Ende 24 des Hebels 23 ein erhöhter Druck angelet wird, um die Spannung der
Feder 22 zu erhöhen,' dann ist an der Spule 17 eine höhere Spannung notwendig, um
am Relaisanker 21 die erhöhte Federspannung zu überwinden. Dies erfordert eine größere
Gegen-EMK des Motors, was eine höhere Drehzahl des Ankers bedeutet. Daher kann die
gewünschte Drehzahl durch den richtigen Druck am Hebelende 24 eingestellt werden,
und wenn sie einmal eingestellt ist, wird die Drehzahl bei diesem Wert durch die
intermittierende Einschaltung und Überbrückung des Vorwiderstandes 14 durch die
Relaiskontakte 15, 16 geregelt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf eine Haushaltnähmaschine
ist in Fig. 2 dargestellt, wonach der Motor 10, 11 mit einer dreipoligen Kupplung
27 zum Anschluß eines dreipoligen Steckers 28 versehen ist. Mit dem Stecker 28 ist
über eine Leitung 29 ein normaler zweipoliger Stecker 30 zum Anschluß an eine Energiequelle
verbunden. Die Widerstände 12 bis 14 sind wegen ihrer Wärmeentwicklung vorzugsweise
in einem eigenen isolierten Gehäuse 31, z. B. einem Kasten aus Kunstharz, untergebracht,
in das die Leitung 32 führt, die von dem dreipoligen Stecker 28 . zu einem Fußtrittregler
33 läuft. Auf diese Weise ist der Fußtrittregler frei von wärmeerzeugenden Teilen,
welche sonst auf die Spannfeder 22 schädliche Wirkungen haben könnten.
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Bei der Leitungsanordnung der Fig. 2 ist eine vollständige Auswechselbarkeit
mit den üblichen heute verwendeten Fußtrittreglern mit eingebauten Widerständen
vorhanden, so daß die Anpassung leicht ist.
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In Fig. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Stromkreises der
Fig. 1 dargestellt, bei der der Vorwiderstand 14 in dem Brückenstromkreis vollständig
enthalten und in Serie zwischen die Erregerwicklung 10 und den Anker 11 des
Universalmotors geschaltet ist. In diesem Fall wird die Erregerwicklung 17 des Relais
mit seinem in Serie geschalteten Gleichrichter 20 am Vorwiderstand 14 an der Stelle
26 angeschlosen, und die beste Stellung dieser Anzapfung wird genau wie bei dem
Stromkreis der Fig. 1 gemäß vorstehender Beschreibung herausgefunden.
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Die dargestellten Anordnungen ermöglichen in kürzester Zeit die Entwicklung
des größten Anlaufdrehmoments, da dem Motor bei geschlossenen Relaiskontakten 15,
16 die volle Netzspannung aufgedrückt wird. Dadurch kann der Motor schnell hochlaufen.
Gleichzeitig reduziert der angezapfte Vorwiderstand in Verbindung mit dem Brückenstromkreis,
der den Motorenanker und die Erregerwicklung des Motors als Brückenelement enthält,
die Ansprechfrequenz des Relais ohne Schaden für die Regelfunktion und gibt daher
den Relaiskontakten eine lange Lebensdauer, was bei Einrichtungen dieser Art von
wesentlicher Bedeutung ist.