DE1293299B

DE1293299B - Anordnung zur Speisung eines Gleichstrommotors mit Gleichstromimpulsen

Info

Publication number: DE1293299B
Application number: DEL50512A
Authority: DE
Inventors: Payne Ivan Salisbury
Original assignee: Lansing Bagnall Ltd
Current assignee: Linde Material Handling UK Ltd
Priority date: 1964-04-20
Filing date: 1965-04-20
Publication date: 1969-04-24
Also published as: GB1105132A; CH429890A; US3374412A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Speisung eines Gleichstrommotors mit Gleichstromimpulsen über einen steuerbaren Gleichrichter, zu dessen Löschung am Ende jedes Impulses ein Kondensator und ein steuerbarer Hilfsgleichrichter vorgesehen sind, zu dem antiparallel eine Diode und eine mit dieser in Reihe liegenden Induktivität angeordnet sind.
Mit einer derartigen Anordnung, wie sie beispielsweise aus den VDE-Fachberichten 1962, S. I/90 bekannt ist, läßt sich durch entsprechende Wahl der Zündspannung des steuerbaren Gleichrichters, die das Einsetzen jedes Impulses bestimmt, bzw. der Zündspannung des Hilfsgleichrichters, die das Ende des Impulses bestimmt, die Impulsdauer oder die Impulsfrequenz des dem Motor zugeführten Impulsgleichstroms nach Belieben ändern und so der Motor verlustarm steuern. Der zum Löschen des steuerbaren Gleichrichters erforderliche Gegenstrom, der den in Vorwärtsrichtung fließenden Laststrom übersteigen muß, wird von dem Kondensator geliefert, der hierzu während jedes Impulses auf eine entsprechende Spannung aufgeladen werden muß. Bei den bekannten Anordnungen erfolgt die Aufladung des Kondensators im wesentlichen auf den Wert der Batteriespannung, wobei durch Umladungseffekte gegebenenfalls noch eine geringfügige Steigerung erzielt werden kann. Bei dieser verhältnismäßig niedrigen Spannung muß zur Erzeugung des Gegenstromes ein entsprechend großer Kondensator verwendet werden. Abgesehen von einer unerwünschten Vergrößerung des baulichen Aufwandes und der Abmessungen der Anordnung hat dies vor allem den Nachteil, daß die Zeitkonstante der Impulslöschung entsprechend groß wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung dieser Art dahingehend zu verbessern, daß ein Kondensator mit kleinerer Kapazität verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Induktivität die Sekundärwicklung eines Tranformators ist, dessen Primärwicklung mit dem steuerbaren Gleichrichter und dem Anker des Motors so in Reihe geschaltet ist, daß jeder Gleichstromimpuls in der Sekundärwicklung eine Spannung induziert, die den Kondensator auflädt. Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Kondensator während jedes Impulses auf eine wesentlich höhere als die Batteriespannung aufzuladen, so daß auch mit einem kleinen Kondensator der zum Löschen erforderliche Entladestrom erreicht wird.
In bestimmten Steuerbereichen kann es vorkommen, daß mit Impulsen gearbeitet werden muß, deren Breite sehr groß gegenüber der Breite der Impulslücken ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, den Motor direkt mit Gleichstrom zu speisen. Es ist zu diesem Zweck bereits bekannt, einen Schalter vorzusehen, mit dem der steuerbare Gleichrichter kurzgeschlossen werden kann (französische Patentschrift 1297 642). Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird ein derartiger Schalter so angeordnet, daß er parallel zu der Reihenschaltung des steuerbaren Gleichrichters und der Primärwicklung des Transformators liegt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß auch der beim Öffnen des Schalters in der Primärwicklung des Transformators auftretende Stromstoß in der Sekundärwicklung eine Spannung induziert, die so gerichtet ist, daß sie den Kondensator im gewünschten Sinne auflädt.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
Von einer Batterie 1 wird ein Gleichstrom-Reihenschlußmotor 2 mit Gleichstromimpulsen versorgt über eine Steuerschaltung, die im wesentlichen aus einem steuerbaren Gleichrichter 4 in Form eines Thyristors und einer zu diesem parallel liegenden Serienschaltung eines weiteren Thyristors als steuerbarer Hilfsgleichrichter 5 und eines Kondensators 6 besteht. Zündschaltungen bekannter Art zum Zünden der Gleichrichter 4 und 5 sind vorgesehen, jedoch nicht dargestellt. Wenn der Gleichrichter 4 gezündet wird, beginnt ein Strom durch den Motor 2 zu fließen und der Kondensator 6 wird in nachstehend noch erläuterter Weise aufgeladen. Wenn der Hilfsgleichrichter 5 gezündet wird, entlädt sich der Kondensator 6 über die Gleichrichter 5 und 4 und löscht den Strom durch den Gleichrichter 4. Parallel zum Motor 2 ist eine Diode 3 geschaltet, welche dazu dient, das Auftreten einer übermäßigen induktiven Spannung am Gleichrichter 4 im Zeitpunkt des Sperrens zu verhindern und um die in dem Motor induktiv gespeicherte Energie während der Sperrperiode aufzunehmen. Danach wird wiederum der Gleichrichter 4 selbsttätig gezündet, und dieser Zyklus wird kontinuierlich wiederholt, um einen pulsierenden Strom für den Motor zu erzeugen.
Insoweit entspricht die dargestellte Schaltung den bekannten Anordnungen. Um nun bei einer derartigen Schaltung die Kapazität des Kondensators 6 verringern zu können, ist ein Transformator 7 vorgesehen, dessen Primärwicklung mit dem Gleichrichter 4 in Reihe geschaltet ist und dessen Sekundärwicklung in Reihe mit einer Diode 8 antiparallel zu dem Hilfsgleichrichter 5 liegt. Wenn der Gleichrichter 4 gezündet wird, induziert der ansteigende Motorstrom in der Sekundärwicklung des Transformators 7 eine Spannung. Diese Spannung lädt über die Diode 8 den Kondensator 6 bis zu einer Spannung auf, welche von den Abmessungen des Kerns und dem Windungszahlverhältnis des Transformators 7 von der Anstiegsgeschwindigkeit des Motorstroms und von der Länge des einzelnen Stromimpulses abhängt und die Batteriespannung erheblich übertreffen kann. Es ist auf diese Weise möglich, die Kapazität des Kondensators 6 um mehr als den Faktor 5 zu verkleinern und dadurch eine entsprechend-kleinere Zeitkonstante der Impulslöschung zu .erzielen.
Der Transformator 7 sollte zweckmäßigerweise so ausgebildet sein, daß er mit ungesättigtem Kern arbeitet, damit die Anstiegsgeschwindigkeit des magnetischen Feldes und damit die Anstiegsgeschwindigkeit der den Kondensator 6 aufladenden Spannung in der Sekundärwicklung im wesentlichen linear von der Anstiegsgeschwindigkeit des jeweiligen Stromimpulses abhängt.
Bei der in der Zeichnung gezeigten Schaltung sind zusätzlich ein Kondensator i0, eine Diode 11 und ein Widerstand 12 in der dargestellten Weise parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 7 geschaltet. Diese Anordnung dient zur Ableitung der Rückspannung, welche durch die Unterbrechung des Motorstroms am Ende jedes Stromimpulses in der Sekundärwicklung des Transformators induziert wird. Ferner kann in an sich bekannter Weise eine Induktivität 9 in Reihe zum Hilfsgleichrichter 5 vorgesehen sein, um beim Zünden des Hilfsgleichrichters 5 für eine ausreichende Länge des Entladestromimpulses zum Sperren des Gleichrichters 4 zu sorgen. Es kann ferner zweckmäßig sein, in der dargestellten Weise einen hochohmigen Widerstand 13 und bzw. oder eine mit einer Anzapfung der Sekundärwicklung des Transformators verbundene Diode 14 vorzusehen, um einem etwa durch Umschwingvorgänge bewirkten gegensinnigen Aufladen des Kondensators 6 am Ende jedes Stromimpulses entgegenzuwirken.
Zum Kurzschließen der gesamten Impulssteueranordnung zwecks direkter Versorgung des Motors 2 von der Batterie 1 aus ist ein Schalter 15 vorgesehen. Die Primärwicklung des Transformators 7 liegt im Verhältnis zum Schalter 15 an solcher Stelle in der Schaltung, daß beim Öffnen des Schalters 15 in der Primärwicklung des Transformators 7 ein Stromanstieg stattfindet, so daß auch in diesem Falle eine den Kondensator 6 in der gewünschten Weise aufladende Spannung in der Sekundärwicklung induziert wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur Speisung eines Gleichstrommotors mit Gleichstromimpulsen über einen steuerbaren Gleichrichter, zu dessen Löschung am Ende jedes Impulses ein Kondensator und ein steuerbarer Hilfsgleichrichter vorgesehen sind, zu dem antiparallel eine Diode und eine mit dieser in Reihe liegende Induktivität angeordnet sind, d a -durch gekennzeichnet,daßdieInduktivität die Sekundärwicklung eines Transformators (7) ist, dessen Primärwicklung mit dem steuerbaren Gleichrichter (4) und dem Anker des Motors (2) so in Reihe geschaltet ist, daß jeder Gleichstromimpuls in der Sekundärwicklung eine Spannung induziert, die den Kondensator (6) auflädt.
2. Anordnung nach Anspruch 1 mit einem den Gleichrichter überbrückenden Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (15) parallel zu der Reihenschaltung des steuerbaren Gleichrichters (4) und der Primärwicklung des Transformators (7) angeordnet ist.