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Vorrichtung zur Drehzahlregelung eines über einen Transistor gespeisten
Gleichstrommotors Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Drehzahlregelung
eines Gleichstrommotors, welcher über einen Transistor gespeist wird. Der Motor
soll auf zwei Solldrehzahlen einzuregeln sein, wozu ein Umschalter vorgesehen ist,
der die dabei jeweils erforderliche Höhe der Motorspeisespannung einstellt. Weiterhin
ist für jede der beiden Solldrehzahlen ein Fliehkraftschalter vorgesehen. Beide
Fliehkraftschalter sind über Schleifringe einerseits an eine Motorklemme und andererseits
an die Basis des Transistors angeschlossen.
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Wird ein Elektromotor an eine Spannungsquelle gelegt, so steigert
er nach und nach seine Drehzahl, und zwar so lange, bis eine entsprechende Gegen-EMK
erreicht ist, wenn dieses nicht durch eine vorherige Unterbrechung der Stromzufuhr
verhindert wird. Zu diesem Zweck sind bei bekannten Anordnungen Fliehkraftschalter
vorgesehen, welche bei einer bestimmten Ansprechdrehzahl den Motorstromkreis unterbrechen.
Die Anordnung der Fliehkraftschalter relativ zum Motorstromkreis ist dabei unterschiedlich.
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Eine Möglichkeit besteht z. B. darin, daß man bei einer dreisträngigen,
im Stern geschalteten Polankerwicklung den Fliehkraftschalter so legt, daß er beim
öffnen die Verbindung zwischen zwei Wicklungen unterbricht. Der Nachteil dieser
Anordnung besteht darin, daß der Strom in den beiden übrigen Wicklungen, insbesondere
bei geringer Belastung oder im Leerlauf ausreicht, die Drehzahl des Motors weiter
zu erhöhen. Die Aufgabe des Fliehkraftschalters, eine weitere Erhöhung der Drehzahl
zu verhindern, wird bei solcher Anordnung desselben somit nicht immer erfüllt.
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Eine zweite Möglichkeit zur Drehzahlregelung mittels eines Fliehkraftschalters
besteht darin, daß dieser die Stromzufuhr des Motors über einen im Ankerkreis des
Motors liegenden Transistor steuert. Dabei liegt die den Motor treibende Spannung
gleichzeitig am Fliehkraftschalter. Solange der Fliehkraftschalter geschlossen ist,
bleibt der Transistor leitend, und der Anker erhält Strom. Beim öffnen des Fliehkraftschalters
wird der Transistor gesperrt, und die Stromzufuhr für den Motor wird unterbrochen,
so daß dieser kein Drehmoment mehr entwickeln kann. Dabei sind auch mehrere Solldrehzahlen
wählbar, wenn für jede Solldrehzahl ein besonderer Fliehkraftschalter vorgesehen
ist. Nachteilig ist dabei, daß für jede weitere Solldrehzahl nicht nur ein zusätzlicher
Fliehkraftschalter, sondern auch ein weiterer Schleifring vorgesehen sein muß,
d. h., bei zwei Solldrehzahlen sind drei Schleifringe und zwei Fliehkraftschalter
nötig. Der Aufwand ist also neben dem zusätzlichen Fliehkraftschalter um einen Schleifring
und eine Bürste zur Stromabnahme erhöht, wodurch für den Regelkreis des Motors eine
zusätzliche Fehlerquelle auftritt.
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Unter Zugrundelegung der Erkenntnis der Vorteile, welche eine Drehzahlregelung
mittels Transistoren bietet, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Drehzahlregelung eines über einen Transistor gespeisten Gleichstrommotors für
zwei Solldrehzahlen zu schaffen, ohne daß der Aufwand an Schleifringen gegenüber
einer solchen Vorrichtung für nur eine Solldrehzahl erhöht wird. Diese Aufgabe wird
gemäß der Erfindung für eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch
gelöst, daß beide Fliehkraftschalter über nur insgesamt zwei Schleifringe an die
Motorklemme und den Transistor angeschlossen sind. Der Vorteil der Erfindung liegt
darin, daß der Aufwand an Schleifringen gegenüber dem bei einer Vorrichtung für
nur eine Solldrehzahl nicht erhöht ist, da beide Fliehkraftschalter an die gleichen
Schleifringe angeschlossen sind und damit zusätzliche Fehlerquellen vermieden sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt,
die drei unterschiedliche Schaltbilder für den Aufbau einer Regelvorrichtung entsprechend
der Erfindung zeigt.
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Mit 1 ist ein Gleichstrommotor bezeichnet, welcher über die
Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors 6 sowie einen Hauptschalter
5 und einen Umschalter 4 an eine Spannungsquelle schaltbar ist. Als Spannungsquelle
dienen zwei Batterien 2 und 3. An die Basis des Transistors 6 ist
nach F i g. 1 und 2 ein Widerstand 12 angeschlossen. Ein Schleifring
10 ist über den Widerstand 12 mit der Basis des Transistors 6 und
ein anderer Schleifring 11 mit einer Motorklemme verbunden. Zwischen den
beiden
Schleifringen 10 und 11 liegen zwei Fliebkraftschalter
8 und 9, von denen der Schalter 8 für die niedrige Drehzahl
und der Schalter 9 für die hohe Drehzahl vorgesehen ist.
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Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sind die beiden Fliehkraftschalter
parallel zueinander geschaltet, und in Reihe mit dem Fliehkraftschalter
9 liegt eine Zenerdiode 13. Die Wirkungsweise der Anordnung nach F
i g. 1 ist folgende: Durch Schließen des Schalters 5 wird der Motor
an die Batterie 2 geschaltet. Da der Transistor 6 im Einschaltaugenblick
stromdurchlässig ist, erhält der Motor Strom und beginnt hochzulaufen, bis er eine
Drehzahl erreicht hat, die der niedrigen Solldrehzahl entspricht. Bei dieser Solldrehzahl,
der die Ansprechdrehzahl des Fliehkraftschalters 8 entspricht, öffnet sich
dieser und unterbricht somit den zugehörigen Strompfad zwischen den Schleifringen
10 und 11. Da die im Parallelstromzweig in Reihe mit dem anderen Fliebkraftschalter
9 liegende Zenerdiode 13 bei der angelegten niedrigen Speisespannung
nicht durchlässig ist, wird durch diesen Schaltvorgang das Potential der Basis des
Transistors 6 so verändert, daß der Transistor stromundurchlässig wird und
der Motor dementsprechend keinen Strom mehr erhält. Wenn jedoch der Umschalter 4
in seine andere Position umgeschaltet ist und der Motor an der Summenspannung der
Batterien 2 und 3 liegt, fließt auch nach dem öffnen des Fliehkraftschalters
8 weiterhin ein Strom -über die Schleifringe 10 und 11, da
die Zenerspannung der Zenerdiode 13 kleiner als die erhöhte Speisespannung
ist. Der Transistor 6 ist deshalb noch weiter stromdurchlässig und wird erst
durch das öffnen des Fliehkraftschalters 9 stromundurchlässig. Bei beiden
Solldrehzahlen, welche durch den Umschalter 4 ausgewählt werden, erfolgt die Regelung
so, daß nach dem Öffnen des zugehörigen Fliehkraftschalters die Drehzahl kurz absinkt,
so daß sich der Fliehkraftschalter wieder schließen kann. Auf diese Weise wird der
Motor 1 wahlweise mit einer von zwei nahezu konstanten geregelten Drehzahlen
betrieben.
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Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind die beiden Fliehkraftschalter
8 und 9 ebenfalls parallel geschaltet, doch liegt in Reihe mit dem
Fliehkraftschalter 9 ein Widerstand 15. Weiterhin ist der Schleifring
10 über einen Widerstand 14 mit der Batterie 3 verbunden. Die Wirkungsweise
der Anordnung nach F i g. 2 ist im wesentlichen die gleiche wie die der Anordnung
nach F i g. 1. Durch die Widerstände 14 und 15 wird ein Spannungsteiler
gebildet, welcher bewirkt, daß bei der niedrigen Spannung und dem öffnen des Fliehkraftschalters
8 der Transistor 6
stromundurchlässig wird, während er bei der hohen
Spannung noch bis zum öffnen des Fliehkraftschalters 9 stromdurchlässig bleibt.
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Gemäß F i g. 3 können die beiden Fliehkraftschalter auch in
Reihe geschaltet sein, wobei zusätzlich noch ein Widerstand 17 mit in Reihe
geschaltet ist. Parallel zu dem Fliehkraftschalter 8 und dem Widerstand
17 liegt ein Widerstand 16, und der Schleifring 10 ist über
einen Widerstand 18 an die Batterie 3
angeschlossen. Die Wirkungsweise
dieser Anordnung ist folgende: Durch das öffnen des Fliehkraftschalters
8 erhält die Basis des Transistors 6 durch den aus den Widerständen
16 und - 18 gebildeten Spannungsteiler ein solches Potential, daß
der Transistor stromundurchlässig wird, wenn der Umschalter 4 seine dargestellte
Position innehat, der Motor also an der niedrigen Spannung liegt. Wenn der Motor
an die hohe Spannung angeschlossen ist, bleibt der Transistor 6 auch beim
öffnen des Fliehkraftschalters 8 stromdurchlässig, was wiederum durch den
Spannungsteiler, welcher aus den Widerständen 16
und 18 gebildet ist,
bewirkt wird. Erst durch das Öffnen des Fliehkraftschalters 9 wird dann der
Transistor 6 bei der hohen Drehzahl stromundurchlässig geschaltet.