DE1121174B - Anordnung zur Drehrichtungssteuerung eines Gleichstrommotors mittels wechselweiser Steuerung zweier Ruecklaufmagnetverstaerker - Google Patents

Anordnung zur Drehrichtungssteuerung eines Gleichstrommotors mittels wechselweiser Steuerung zweier Ruecklaufmagnetverstaerker

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DE1121174B
DE1121174B DEB45559A DEB0045559A DE1121174B DE 1121174 B DE1121174 B DE 1121174B DE B45559 A DEB45559 A DE B45559A DE B0045559 A DEB0045559 A DE B0045559A DE 1121174 B DE1121174 B DE 1121174B
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Germany
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control
voltage
controlling
transistors
current
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DEB45559A
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English (en)
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Dipl-Ing Manfred Depenbrock
Dipl-Ing Guenter Folgmann
Dipl-Ing Karl P Haamann
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BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/282Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling field supply only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

  • Anordnung zur Drehrichtungssteuerung eines Gleichstrommotors mittels wechselweiser Steuerung zweier Rücklaufmagnetverstärker Bei Gleichstrommotoren, die mit wechselnder Drehrichtung betrieben werden, erfolgt die Umkehrung der Drehrichtung bzw. des Drehmomentes vielfach durch eine Umpolung des Erregerstroms. Es ist bekannt, hierzu eine Erregerwicklung durch zwei Stromrichter in Kreuzschaltung zu speisen. Bei mittleren und kleinen Motoren ist die Verwendung solcher Stromrichter aus wirtschaftlichen Gründen nicht tragbar. Es ist für solche Fälle bekannt, für die Erregung des Motors zwei Erregerwicklungen vorzusehen, die wechselweise so mit Gleichstrom gespeist werden, daß sich bei einem solchen Wechsel eine Umkehrung der Feldrichtung ergibt. Um die beiden Erregerwicklungen wechselweise mit einem steuerbaren Erregerstrom zu speisen, wird mit Vorteil für jede Erregerwicklung ein Rücklaufmagnetverstärker vorgesehen. Dabei wird mit der über Gleichrichter an den Eingangsklemmen eines jeden dieser Magnetverstärker liegenden Steuerwicklung ein veränderbarer Widerstand oder eine veränderbare Gleichspannungsyuelle verbunden. Diese Steuergröße bestimmt während der Steuerhalbperioden der Rücklaufmagnetverstärker den magnetischen Rücklauf und damit das Zeitintegral der während der Arbeitshalbperioden an den Ausgangsklemmen entstehenden Impulse, die den Erregerstrom erzeugen.
  • Bei der praktischen Ausführung solcher Anordnungen ist die Größe des Stromes in einer der beiden Erregerwicklungen beispielsweise durch einen die Steuergröße liefernden Stromregler zu verändern. Dabei wird von den beiden Erregerwicklungen diejenige, in welcher der Erregerstrom je nach der jeweils vorgesehenen Drehrichtung des Motors fließen soll, durch eine besondere Führungsgröße, beispielsweise durch eine von der Soll-Istwert-Differenz der Motordrehzahl vorzugsweise mit wechselnder Polarität abgeleitete Spannung, bestimmt. Um wechselweise den Strom in einer der beiden Erregerwicklungen steuern zu können, könnte man die Steuergröße in Abhängigkeit von der Führungsgröße durch ein Schaltrelais oder eine ähnliche Einrichtung von der Steuerwicklung des einen Magnetverstiirkers auf diejenige des anderen umschaltbar machen. Derartige Schaltvorrichtungen sind in modernen Regel- und Steuervorrichtungen aber durchaus unerwünscht und werden daher - wenn irgendmöglich - vermieden. Eine andere Möglichkeit zur wechselweisen Steuerung der beiden Magnetverstärker bestünde darin, für jeden Magnetverstärker eine besondere Steuergröße bzw. einen besonderen Regler vorzusehen, wobei die Wahl desjenigen Reglers, der jeweils in Aktion zu treten hat, durch die Führungsgröße bestimmt wird. Bei derartigen Anordnungen ist aber der erforderliche Aufwand an Material und Kosten nachteilig.
  • Die Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile. Sie bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehrichtungssteuerung eines Gleichstrommotors mittels wechselweiser Steuerung zweier Rücklaufmagnetverstärker mit elektrisch getrennten Ausgangsklemmen und ist gekennzeichnet durch eine gemeinsame, den magnetischen Rücklauf jeweils nur eines der beiden Verstärker bestimmende veränderbare Steuerspannung oder bestimmenden veränderbaren Steuerwiderstand und durch zwei die Steuerspannung oder den Steuerwiderstand nur für jeweils einen der beiden Verstärker in Abhängigkeit von einer Führungsgröße überbrückende Schalttr-nsistoren und durch zwei die Entkopplung der Stel--trstromkreise der Verstärker bewirkende Gleichrichterventile.
  • In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. M ist dabei der Anker eines Gleichstromnebenschlußmotors mit zwei getrennten Erregerwicklungen El und E2, von denen je nach der jeweils vorgesehenen Drehrichtung des Motors die eine oder die andere durch den ihr zugeordneten Rücklaufmagnetverstärker V1 bzw. V2 mit steuerbarem Strom gespeist werden kann. An den über die beiden Gleichrichterventile G1 und G2 parallel geschalteten Steuerstromkreisen der Magnetverstärker liegt die gemeinsame Steuergröße, die hier durch einen Stellwiderstand Rst angedeutet ist, die - wie gesagt -aber auch aus einer veränderbaren Spannung bestehen kann.
  • Parallel zu den Reihenschaltungen der Gleichrichter G1, G2 und der Steuergröße R, liegen die Kollektor-Emitter-Strecken der Schalttransistoren Ti und T2. Die Spannung zwischen Kollektor und Emitter der Transistoren wird bestimmt durch die Spannung zwischen ihrer Basis und ihrem Kollektor und ist der letzteren nahezu gleich. Ist diese Spannung bei einem der Transistoren, z. B. T1, gleich Null, so ist auch die Spannung zwischen Kollektor und Emitter dieses Transistors nahezu gleich Null. Diese Restspannung ist in der hier vorgesehenen Kollektor-Basis-Schaltung der Transistoren praktisch unabhängig von dem durch den betreffenden Transistor fließenden Strom. Der Transistor Ti verursacht daher in dem angenommenen Fall in der Steuerwicklung des Magnetverstärkers V1 solche Stromimpulse, daß der Magnetverstärker voll rückmagnetisiert wird und daß in der mit diesem Magnetverstärker verbundenen Erregerwicklung El praktisch kein Strom fließt. Wird nun gleichzeitig zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors T., eine Spannung mindestens gleich der höchsten am Widerstand R, auftretenden Spannung angelegt, so kann dieser Transistor keinen Strom führen, solange die Spannung an seiner Kollektor-Emitter-Strecke nicht größer ist als die zwischen Basis und Kollektor angelegte Spannung, was aber voraussetzungsgemäß nicht eintritt. Die Aussteuerung des Magnetverstärkers V2 durch die Steuergröße Rsr wird also durch den Transistor T2 nicht beeinträchtigt. Durch das Gleichrichterventil G1 ist auch eine Beeinträchtigung des Magnetverstärkers V2 durch den Transistor T1 verhindert, so daß die Aussteuerung des Magnetverstärkers V2 und damit des Erregerstromes in der Erregerwicklung E2 nur von der jeweiligen Größe des Steuerwiderstandes R" bzw. der Steuerspannung abhängig ist. Der umgekehrte Fall ergibt sich, wenn an der Kollektor-Basis-Strecke des Transistors T1 eine entsprechend hohe Spannung liegt und die Spannung an der Kollektor-Basis-Strecke des Transistors T2 gleich Null ist.
  • Dadurch, daß eine als Führungsgröße dienende, ausreichend hohe Spannung an der Kollektor-Basis-Strecke des einen Transistors zur Einwirkung gebracht wird, während die Spannung zwischen Basis und Kollektor des anderen Transistors zu Null gemacht ist, wird also erreicht, daß nur in der einen oder der anderen der Erregerwicklung El oder E, ein Strom fließen kann, der durch die gemeinsame Steuergröße Rst gesteuert wird.
  • Eine etwas andere Ausführungsform der Erfindung ist unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen in Fig. 2 dargestellt. Hier werden die in den Steuerstromkreisen der Rücklaufmagnetverstärker V1 und V2 liegenden Transistoren Ti und T2 in Emitter-Basis-Schaltung gesteuert. Die Wirkungsweise ist dabei im wesentlichen die gleiche wie bei der vorher beschriebenen Anordnung. Die zwischen Basis und Emitter wirkenden Steuerspannungen können hier wesentlich kleiner sein, sie haben aber in bezug auf die Sperrung und Stromfreigabe der Transistoren die umgekehrte Wirkung wie bei der Anordnung nach Fig. 1. Die Steuerung der Magnetverstärker ist hier jedoch nicht so eindeutig bestimmt, insbesondere nicht so steuerstromunabhängig wie bei der vorher beschriebenen Anordnung, da die Restspannung an den Transistoren von ihrem jeweiligen Strom abhängig ist.
  • Um die aus einer Gleichspannung bestehende Führungsgröße auf die Basiselektroden der Transistoren ohne die Betätigung von Schaltkontakten zur Einwirkung zu bringen, kann beispielsweise eine Anordnung verwendet werden, wie sie in Fig. 2 unten dargestellt ist. Die beiden Basiselektroden der Transistoren sind danach über einen Widerstand W miteinander verbunden. Die Mitte dieses Widerstandes, an dem die führende Gleichspannung U,: anliegt, ist mit den Emitterelektroden der Transistoren verbunden. Je nach der Polarität dieser Spannung Up ist der eine oder der andere Transistor gesperrt bzw. stromdurchlässig. Bei einem Wechsel der Polarität der führenden Spannung vertauschen die Transistoren ihre Rollen.
  • Bei den bisher beschriebenen Anordnungen muß die als Führungsgröße dienende Spannung stets eine bestimmte Größe haben und zur Erzielung eines Wechsels der Feldrichtung bzw. Drehrichtung des Motors ihre Polarität plötzlich umkehren. Eine stetig durch Null gehende Führungsgröße ist bei diesen Anordnungen nicht verwendbar, weil dabei die beiden Transistoren nicht mehr als Schalttransistoren arbeiten, sondern Teilaussteuerungen erfahren würden, welche die gleichzeitige Speisung beider Erregerwicklungen zur Folge hätte.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann dieser Mangel dadurch behoben werden, daß zur Steuerung der beiden Schalttransistoren ein bistabiler Multivibrator bekannter Art verwendet wird, der seinerseits von der Führungsgröße gesteuert wird. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Fig. 3 dargestellt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 und 2 sind wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Schalttransistoren T1 und T2 sind mit den Rücklaufmagnetverstärkern V1 und V2 in der gleichen Weise verbunden wie in der Anordnung nach Fig. 1. Der an den Klemmen K1 und K., aus einer Gleichspannungsquelle gespeiste bistabile Multivibrator S, dessen grundsätzliche Wirkungsweise als bekannt vorausgesetzt werden kann, enthält im Beispiel als aktive Teile die Transistoren T.3 und T4, welche derart miteinander gekoppelt sind. daß stets der eine von ihnen vollständig gesperrt und der andere voll stromdurchlässig ist. Je nachdem, welcher der beiden Transistoren T3 oder T4 stromdurchlässig ist, entsteht an einem der Widerstände R3 bzw. R, eine Spannung, welche die Schalttransistoren T1 und T2 in der früher beschriebenen Weise steuert. Die Transistoren T3 und T4 und damit auch die Schalttransistoren Ti und T, vertauschen ihre Rollen plötzlich, wenn die an den Klemmenpaaren K.3 und K4 anliegende Gegentaktführungsspannung durch den Wert Null hindurchgeht bzw. in der Änderungsrichtung die Nullgrenze um einen kleinen, durch Änderung der Kopplungswiderstände einstellbaren Betrag überschreitet. Diese Anordnung erfüllt somit den erstrebten Zweck auch bei einer stetig durch Null hindurch veränderbaren Führungsspannung.
  • Ein bistabiler Multivibrator in der hier dargestellten oder auch in irgendeiner anderen bekannten Bauart kann ohne weiteres auch in Verbindung mit einer Anordnung nach Fig. 2 verwendet werden. Wenn die erforderliche Steuerleistung der Magnetverstärker V, und V2 klein ist, so ist es unter Umständen auch möglich, dieKipptransistoren T., und T4 des Multivibrators gleichzeitig als Schalttransistoren für die Magnetverstärker zu verwenden.
  • Wenn die Erfindung auch in erster Linie zur Steuerung eines Erregerstromes bestimmt ist, der unmittelbar von einem der Rücklaufmagnetverstärker V1 bzw. V.= geliefert wird. so ist sie doch keineswegs auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt. Sie ist z. B. auch dann anwendbar, wenn die Rücklaufmagnetverstärker zur Steuerung von Stromrichtern dienen. die ihrerseits den Erregerstrom oder auch den Ankerstrom eines Elektromotors liefern. Die Steuerimpulse für diese Stromrichter können dabei in bekannter Weise an je einem an den Ausgangsklemmen der beiden Rücklaufmagnetverstärker liegenden Widerstand abgegriffen werden.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: Verstärker bestimmende veränderbare Steuerspannung oder bestimmenden veränderbaren Steuerwiderstand (R") und durch zwei die Steuerspannung oder den Steuerwiderstand nur für ieweils einen der beiden Verstärker in Abhängigkeit von einer Führungsgröße überbrückende Schalttransistoren (TI, T.,) und durch zwei die Entkopplung der Steuerstromkreise der Verstärker bewirkende Gleichrichterventile (Gt, G=).
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. daß die Schalttransistoren (T" TJ in Kollektor-Basis-Schaltung gesteuert sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. daß die Schalttransistoren (T" T._) in Emitter-Basis-Schaltung gesteuert sind.
  4. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalttransistoren (T1, T") in Abhängigkeit von der Führungsgröße über einen bistabilen Multivibrator (S) gesteuert sind. 1. Anordnung zur Drehrichtungssteuerung eines Gleichstrommotors mittels wechselweiser Steuerung zweier Rücklaufmagnetverstärker mit elektrisch getrennten Ausgangsklemmen, gekenn-zeichnet durch eine gemeinsame, den magnetischen Rücklauf jeweils nur eines der beiden In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung B 30506 VIII b / 21 c (bekanntgemacht am 17. 5. 1956); BBC-Nachrichten, 1956, S. 14 bis 16; ETZ, Ausgabe A, 1955, S. 407/408; Funk-Technik, Nr. 19/1953, S. 628/629.
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