DE1058612B

DE1058612B - Device for controlling the speed and the countercurrent braking of an alternating current collector motor

Info

Publication number: DE1058612B
Application number: DES45299A
Authority: DE
Inventors: Dr Erwin Wiedemann
Original assignee: Sandoz AG
Current assignee: Sandoz AG
Priority date: 1954-09-06
Filing date: 1955-08-25
Publication date: 1959-06-04

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

S 45299 VIIIb/21 cS 45299 VIIIb / 21 c

ANMELDETAG: 25. A U G U S T 195EREGISTRATION DATE: AUGUST 25, 195E

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE
EDITORIAL:

4. JUNI 1959June 4, 1959

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl und der Gegenstrombremsung eines über einen verstellbaren Abgriff eines Spartransformators gespeisten Wechselstrom-Kollektormotors, insbesondere beim Antrieb einer Laboratoriumszentrifuge, die den besonderen, bei Laboratoriumszentrifugen auftretenden Bedürfnissen Rechnung trägt und zugleich Fehlbedienungen unmöglich macht.The invention relates to a device for controlling the speed and the countercurrent braking an alternating current collector motor fed via an adjustable tap of an autotransformer, especially when driving a laboratory centrifuge, which take into account the special needs of laboratory centrifuges carries and at the same time makes incorrect operation impossible.

Für moderne Laboratoriumszentrifugen mit einem Fassungsvermögen bis zu etwa einem Literund einer Höchstdrehzahl von etwa 15 000 Umdrehungen pro Minute ist, sofern sie am vorhandenen !Stromnetz direkt betrieben werden sollen, ein Antrieb mittels Wechselstrom-Kollektormotoren zweckmäßig, zumal deren Drehzahl innerhalb sehr weiter Grenzen verlustfrei mittels eines Spartransformators gesteuert werden kann. Die Mehrzahl der handelsüblichen Laboratoriumszentrifugen der angegebenen Größe und Leistung weist denn auch einen aus einem Wechselstrom-Kollektormotor mit vorgeschaltetem Spartransformator bestehenden Antrieb auf, der meistens durch einen Zeitschalter und einen Überlastungsschutz ergänzt ist.For modern laboratory centrifuges with a capacity of up to about one liter and a maximum speed of about 15,000 revolutions per minute, if they are to be operated directly from the existing power grid, a drive by means of alternating current collector motors is advisable, especially since their speed is within very wide limits can be controlled lossless by means of an autotransformer. Most of the commercially available laboratory centrifuges of the specified size and power have a drive consisting of an alternating current collector motor with an upstream autotransformer, which is usually supplemented by a timer and overload protection.

Es hat sich nun gezeigt, daß die elektrische Ausrüstung solcher Antriebe auf relativ einfache Weise und mit wenig zusätzlichem Aufwand derart vervollständigt werden kann, daß mit ihr auch eine den besonderen, bei Zentrifugen vorliegenden Verhältnissen entsprechend angepaßte elektrische Bremsung möglich ist, womit die Auslaufzeit verkürzt und die Ausnutzung dieser Maschinen entsprechend verbessert wird.It has now been shown that the electrical equipment of such drives is relatively simple and with little additional effort can be completed in such a way that with it also a special electrical braking adapted accordingly in centrifuges is possible, which shortens the run-out time and improves the utilization of these machines accordingly will.

Von einer derartigen elektrischen Bremsung ist zu verlangen, daß sie, von einer ausreichenden Wirksamkeit abgesehen, mit Rücksicht auf die in der Zentrifuge befindlichen Sedimente stoßfrei und progressiv einsetzt, und daß sie vor Erreichung des Stillstands der Maschine wieder aufhört, damit keine störenden Aufwirbelungen der Sedimente erfolgen. Sie soll ferner bei einfachster Bedienung des Antriebs jederzeit einschaltbar sein und daneben auch wahlweise einen freien Auslauf gestatten.Such electrical braking must be expected to be of sufficient effectiveness apart from that, taking into account the sediments in the centrifuge, it is smooth and progressive begins, and that it stops again before the machine has come to a standstill, so that there are no disruptive ones The sediments are swirled up. It should also be easy to operate the drive at any time be switched on and also optionally allow a free run.

Aus der Fach- und Patentliteratur ist es bekannt, über einen Spartransformator den Antriebs- und Bremsstrom eines Wechselstrom-Kollektormotors zu steuern. Es ist ferner bekannt, die Laufzeit eines derartigen Motors mittels einer Schaltuhr vorzubestimmen und seine Gegenstrombremsung mittels eines Fliehkraftschalters zu unterbrechen.From the technical and patent literature it is known to use an autotransformer for the drive and To control braking current of an alternating current collector motor. It is also known the running time of such Predetermine motor by means of a timer and its countercurrent braking by means of a To interrupt the centrifugal switch.

Die Erfindung macht von diesen Möglichkeiten Gebrauch; wesentlich und neu an ihr ist es jedoch, daß die Steuervorrichtung eine zwischen Motorwicklung und verstellbaren Abgriff des Spartransformators geschaltete, mit diesem Abgriff zwangläufig gekuppelte Vorrichtung zur Steuerung der DrehzahlThe invention makes use of these possibilities; What is essential and new about it, however, is that the control device is connected between the motor winding and the adjustable tap of the autotransformer, with this tap inevitably coupled device for controlling the speed

und der Gegenstrombremsung
eines Wechselstrom-Kollektormotorsand countercurrent braking
an alternating current collector motor

Anmelder:
Sandoz A. G., Basel (Schweiz)Applicant:
Sandoz AG, Basel (Switzerland)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,Representative: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. DannenbergDipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,and Dr. V. Schmied-Kowarzik, patent attorneys,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39Frankfurt / M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 6. September 1954Claimed priority:
Switzerland from September 6, 1954

Dr. Erwin Wiedemann, Riehen, Basel (Schweiz),
ist als Erfinder genannt wordenDr. Erwin Wiedemann, Riehen, Basel (Switzerland),
has been named as the inventor

Schaltvorrichtung enthält, die bei Verstellung des j Abgriffs über die Spannungsnullstellung hinaus die; Umschaltung der Motorwicklungen von Antrieb auf j Bremsen und umgekehrt bewirkt. Es wird hierdurch * möglich, die Steuervorrichtung dadurch, daß sich die Spannungsnullstellung des verstellbaren Abgriffs; zwischen seinen beiden Endstellungen an der Stelle j eines zugehörigen festen Abgriffs befindet, so zu ge-j stalten, daß die den Motorwicklungen zugeführte j Spannung beiderseits der Spannungsnullstellung, un-j mittelbar von dieser ausgehend, ansteigt. Hierdurch j wird ein stoßfreier Übergang vom Antriebsbereich' auf Bremsbetrieb und ein stoßfreier Übergang zum \ und vom freien Auslauf der Maschine sichergestellt. Zugleich wird auch durch die Vereinfachung der Bedienung des Zentrifugenmotors eine bessere Über-, wachung im Betrieb ermöglicht, was insbesondere aus Sicherheitsgründen von wesentlicher Bedeutung seinkann. ,Contains switching device which, when the j tap is adjusted beyond the voltage zero position, the; The motor windings are switched from drive to braking and vice versa. It is hereby * possible, the control device in that the voltage zero position of the adjustable tap; is located between its two end positions at the point j of an associated fixed tap so that the voltage supplied to the motor windings increases on both sides of the voltage zero position, directly starting from this. A smooth transition from the drive range 'on brake operation and a smooth transition to the \ and the free outlet of the machine j is thereby ensured. At the same time, the simplification of the operation of the centrifuge motor enables better monitoring during operation, which can be of essential importance for safety reasons in particular. ,

Vorteilhaft wird der Motorstrom im Antriebs-· bereich durch eine Schaltuhr und bei Gegenstrom^ bremsung durch einen Fliehkraftschalter ausgeschaltet. Durch die Erfindung ist jedoch das Einsetzen der, Bremswirkung vom Ablauf der Schaltuhr völlig unabhängig. Andererseits ist das Einschalten dps Motors· im Antriebsbereich von dem Fliehkraftschalter unabhängig, so daß jederzeit die von Hand vorzunehmende,-Umsteuerung von Antrieb auf Bremsen und umgekehrt voll wirksam ist.The motor current is advantageous in the drive area through a timer and in the case of countercurrent ^ braking is switched off by a centrifugal switch. The invention, however, is the onset of, Braking effect completely independent of the timer sequence. On the other hand, turning on dps motors independent of the centrifugal switch in the drive area, so that the manual reversal at any time from drive to brakes and vice versa is fully effective.

909 529/354-909 529 / 354-

Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Diese beiden Vorrichtungen sind im Prinzip gleich und unterscheiden sich lediglich durch die Art der Bremsschaltung. In beiden Ausführungsformen ist dem Motor M ein Spartransformator R vorgeschaltet. Mit dem Abgriff des Spartransformators R sind zwei Umschalter U₁ und U₂ derart zwangläufig gekuppelt, daß beim Drehen des Abgriffs aus der in der Zeichnung dargestellten Nullstellung eine Umschaltung der Motorwicklungen von Antrieb auf Bremsen oder umgekehrt erfolgt. Im Antriebsbereich F ist in den Motorstromkreis ein Zeitschalter T eingeschaltet, mit dem der Strom nach einer vorher einstellbaren Zeit unterbrochen werden kann. Für den Bremsbetrieb im Bereich B wird der Strom entweder in der Ankerwicklung, wie dies Fig. 1 zeigt, oder in entsprechender Weise in beiden Erregerwicklungen oder aber nur in einer Erregerwicklung, wie dies Fig. 2 zeigt, gegenüber dem Strom im Antriebsbereich um 180° gewendet. Um ein ausreichendes Bremsmoment zu erzielen, wird man bei der Anordnung nach Fig. 2 normalerweise die Windungszahl der Erregerwicklung, in der die wirksame Stromrichtung gewendet wird, größer machen als die Windungszahl der anderen Erregerwicklung. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch bei gleicher Windungszahl beider Erregerwicklungen eine für den Zentrifugenmotor günstige Bremswirkung erzielt wird, wenn die Bürsten des Motors, wie dies bei wendepollosen Kommutatormotoren allgemein üblich ist, nicht in der neutralen Zone stehen. Im Stromkreis für den Bremsbetrieb liegt der Fliehkraftschalter Z, der bei laufendem Motor geschlossen ist und sich erst bei sehr niedriger Drehzahl öffnet.Two embodiments of the invention are shown in the drawing, for example. These two devices are basically the same and only differ in the type of brake circuit. In both embodiments, the motor M is preceded by an autotransformer R. With the tap of the autotransformer R , two changeover switches U ₁ and U _{2 are} inevitably coupled in such a way that when the tap is turned from the zero position shown in the drawing, the motor windings are switched from drive to brakes or vice versa. In the drive area F , a timer T is switched on in the motor circuit, with which the current can be interrupted after a previously adjustable time. For braking operation in area B , the current either in the armature winding, as shown in FIG. 1, or in a corresponding manner in both excitation windings or only in one excitation winding, as shown in FIG. 2, is 180 ° compared to the current in the drive area turned. In order to achieve a sufficient braking torque, in the arrangement according to FIG. 2, the number of turns of the field winding in which the effective current direction is reversed will normally be made greater than the number of turns of the other field winding. However, it has been shown that even with the same number of turns of the two excitation windings, a braking effect which is favorable for the centrifuge motor is achieved if the brushes of the motor, as is generally the case with commutator motors without reversible poles, are not in the neutral zone. The centrifugal switch Z, which is closed when the engine is running and only opens at a very low speed, is located in the circuit for the braking operation.

Die Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung ist wie folgt:The mode of operation of the device shown is as follows:

Schaltet man bei stillstehendem Motor den Abgriff des Spartransformators in den Bremsbereich B, so ist der Bremsstromkreis noch dadurch unterbrochen, daß der FliehkraftschalterZ offen ist. Der Sekundärstromkreis des Spartransformators bleibt also stromlos.If the autotransformer tap is switched to braking area B while the engine is at a standstill, the braking circuit is still interrupted by the centrifugal switch Z being open. The secondary circuit of the autotransformer therefore remains de-energized.

Wird der Zeitschalter T eingeschaltet und der Abgriff des Spartransformators in den Antriebsbereich F gestellt, so läuft der Motor an. öffnet sich dann der Zeitschalter T nach der vorgewählten Zeit, so läuft der Motor von selbst ohne zusätzliche Bremsung aus. Wird aber der Abgriff des Spartransformators vor oder nach Beendigung der am Zeitschalter T eingestellten Laufzeit in den Bremsbereich B geschoben, so setzt die Gegenstrombremsung sofort ein, weil bei laufendem Motor der Fliehkraftschalter Z geschlossen ist. Diese Bremsung dauert normalerweise so lange an, bis der Fliehkraftschalter Z sich kurz vor Stillstand des Motors öffnet. Wird der Abgriff des Spartransformators jedoch inzwischen auf den Spannungsnullpunkt oder in den Antriebsbereich F verstellt, so wird der elektrische Bremsvorgang sofort unterbrochen. Für die Erfindung ist es wesentlich, daß zur Erzielung der Gegenstrombremsung auch dann, wenn der Motor infolge des Ausschaltens des Zeitschalters T bereits ausläuft, der Bremsstrom durch Verstellen des Abgriffs des Spartransformators vom Wert Null bis zu seinem möglichen Höchstwert gesteigert wird. Da mit wird der Forderung einer stoßfreien und progressiven Einleitung des Bremsvorgangs genügt. Da der Fliehkraftschalter Z kurz vor Erreichen des StillStandes des Motors den Bremsstrom ausschaltet, ist ferner der Forderung genügt, daß der elektrische Bremsvorgang kurz vor Stillstand des Motors aufhören soll. Bei der Erfindung kann aber auch während eines Bremsvorgangs wieder in den Antriebsbereich übergegangen werden. Hierzu muß nur der Zeitschalter T eingeschaltet sein und der Abgriff des Spartransformators vom Bremsbereich B in den Antriebsbereich F gestellt werden. Auch dieser ÜbergangIf the timer T is switched on and the autotransformer tap is placed in the drive area F, the motor starts up. if the timer T opens after the preselected time, the motor coasts down by itself without additional braking. If, however, the tap of the autotransformer is pushed into braking area B before or after the end of the running time set on the timer T , the countercurrent braking starts immediately because the centrifugal switch Z is closed when the engine is running. This braking normally lasts until the centrifugal switch Z opens shortly before the engine comes to a standstill. If, however, the tap of the autotransformer is in the meantime adjusted to the voltage zero point or in the drive range F, the electrical braking process is immediately interrupted. For the invention it is essential that to achieve countercurrent braking even if the motor is already running down as a result of switching off the timer T , the braking current is increased by adjusting the tap of the autotransformer from zero to its possible maximum value. Since with the requirement of a smooth and progressive initiation of the braking process is sufficient. Since the centrifugal switch Z switches off the braking current shortly before the motor comes to a standstill, the requirement that the electrical braking process should stop shortly before the motor comes to a standstill is also sufficient. In the case of the invention, however, it is also possible to switch back to the drive range during a braking process. For this purpose, only the time switch T has to be switched on and the tap of the autotransformer has to be set from the braking area B to the drive area F. This transition too

ίο erfolgt stoßfrei und progressiv. Bei allen diesen Steuerungen des Motors ist die Bedienung dadurch außerordentlich einfach, daß lediglich der Abgriff des Spartransformators zu betätigen ist.ίο takes place smoothly and progressively. With all of these controls of the motor is extremely easy to operate in that only the tap of the Autotransformer is to be operated.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt also bei größtmöglicher Bedienungssicherheit und bester Anpassung an die bei Laboratoriumszentrifugen vorliegenden Bedürfnisse dem Benutzer größte Freiheit bei der Bedienung. Ausgedehnte Versuche haben ergeben, daß diese Vorrichtung im praktischen Gebrauch erhebliche Vorteile bietet, zumal das Verhältnis von Antriebs- zu Bremsleistung innerhalb eines relativ großen Bereiches frei wählbar ist. Für allgemeine Laboratoriumszwecke hat es sich bewährt, die maximale Fahrspannung zur maximalen Bremsspannung für die Schaltung der Fig. 2 etwa im Verhältnis 5:1 zu wählen. Man erreicht dadurch eine Verkürzung der Auslaufzeit bis fast auf die Hälfte, was auch bei spezifisch leichten Sedimenten noch zulässig ist.The device according to the invention can therefore be operated with the greatest possible operational safety and the best possible adaptation maximum freedom to the user to meet the needs of laboratory centrifuges in operation. Extensive tests have shown that this device is in practical use offers considerable advantages, especially since the ratio of drive to braking power within a relative large area is freely selectable. For general laboratory purposes it has been found useful to use the maximum Driving voltage to the maximum braking voltage for the circuit of FIG. 2 in a ratio of approximately 5: 1 Select. This shortens the run-out time by almost half, which is also the case with specific light sediments is still allowed.

Claims

Claims ^

1. Device for controlling the speed and the countercurrent braking via an adjustable Tapping of an autotransformer-fed AC collector motor, in particular when driving a laboratory centrifuge, characterized in that the control device one connected between the motor winding and the adjustable tap, with this inevitably contains coupled switching device, which when adjusting the tap on the voltage zero position In addition, the switching of the motor windings from drive to brakes and vice versa causes.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the voltage zero position of the adjustable tap between its two end positions at the point of an associated one fixed tap is located, so that the voltage supplied to the motor windings on both sides of the Voltage zero setting, starting from this, increases.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the motor current in the drive area by a timer and with countercurrent braking is switched off by a centrifugal switch.

Considered publications:
German Patent Nos. 372 892, 482 450, 588 597, 640 313;

Swiss Patent No. 211 767;
Lehmann, "The electrical engineering and the electromotive drives", 3rd edition (1945), p.356 / 357; Charisomenow, "Electrical equipment for cutting machine tools" (1953), p. 148.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings