DE1438931C3 - Anordnung zur Drehzahlregelung mit gesteuerter elektrischer Bremsung eines Zentrifugen Elektromotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlregelung mit gesteuerter elektrischer Bremsung eines eine Zentrifuge antreibenden Elektromotors unter Anwendung eines Drehzahltachometers.

Durch die deutsche Patentschrift 1 058 612 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines Zentrifugen-Wechselstromkollektormotors mit Gegenstrombremsung bekanntgeworden. An das den zum Betrieb benötigten Wechselstrom liefernde Wechselstromnetz ist ein regelbarer Spartransformator angeschaltet, zum Ingangsetzen der Zentrifuge wird der Abgriff des Spartransformators auf einen bestimmten Abgriffspunkt eingestellt. Es läuft dann der Zentrifugenmotor an und erreicht seine Betriebsgeschwindigkeit. Zum Abbremsen des Zentrifugenmotors wird der Abgriff des Spartransformators über seine Null-Stellung hinaus zurückverschoben, und gleichzeitig werden Umschalter betätigt, die die relative Richtung des Stromes in dem Anker und des Stromes in den Erregerwicklungen umkehren. Durch diese sogenannte Gegenstrombremsung wird dem Rotor des Motors ein in entgegengesetzter Richtung wirkendes Drehmoment erteilt. Ein Fliehkraftschalter sorgt dafür, daß der Bremsvorgang nicht in einen Rückwärtslauf des Zentrifugenmotors übergehen kann.

Durch die französische Patentschrift 1 112 372 ist eine Drehzahlregelungsanordnung mit Gegenstrombremsung für eine Bergwerks-Fördermaschine bekanntgeworden. Der Dreiphasen-Wechselstromantriebsmaschine der Anordnung ist ein Gleichstromtachometer-Dynamo zugeordnet, das den Zwecken der Regelung der Geschwindigkeit des Antriebsmotors dient. Das Tachometer-Dynamo wirkt für die Zwecke der Bremsung auf einen die Rotorwicklung kurzschließenden Schalter zurück.

Allgemein ist für Umkehrantriebe die Anwendung von durch Thyristor gespeisten Gleichstrommotoren mit Feldumschaltung zwecks Bremsung bekannt (Brown-Boveri-Mitteilungen 1961, S. 268, Fig. 3), da ein Rückarbeiten im Wechselrichterbetrieb einen erheblichen Steuerungsaufwand erfordert.

Zur Widerstandsbremsung eines Gleichstrommotors ist es durch die österreichische Patentschrift 223 713 bekanntgeworden, die Erregerwicklung eines Nebenschlußgleichstrommotors von einer festen Gleichstromquelle und den Anker über einen Magnetverstärkerregler zu speisen. Zur Bremsung wird die Erregerwicklung des Motors umgepolt und in den Ankerkreis ein Bremswiderstand geschaltet, über welchen der Motor mit einem geregelten Gegenstrom gebremst wird.

Der erfindungsgemäßen Schaltung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Drehzahlsteuerung und zur Umschaltung auf Gegenstrombremsung eines Elektromotors im wesentlichen dieselben elektronischen Schaltelemente zu verwenden, wodurch ein einfacher Schaltungsaufbau erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein elektronischer Regelverstärker bei Unterschreiten des Drehzahlsollwertes die Motorspannung mittels im Motorstromkreis liegender steuerbarer Gleichrichterventile erhöht und bei Überschreiten des Drehzahlsollwertes die Feldwicklung durch ein Wendeschütz auf Gegenstrombremsung umschaltet.

In der Zeichnung ist der Zentrifugenmotor 11 gezeigt, dessen Geschwindigkeit gesteuert werden soll. Der Motor weist einen Anker 13 und eine Feldwicklung 15 auf. Der Motoranker 13 ist mechanisch mit dem Rotor 17 einer Zentrifuge und mit einem Tachometer-Dynamo 19 gekoppelt.

Der Tachometer-Dynamo 19 liefert eine Gegenspannung zu einer. von einer Wechselspannungsquelle 37 über einen Gleichrichter 39 gelieferten Gleichspannung, die über einen Schalter 79 mit dem einen Eingang des Regelverstärkers 81 verbunden ist. Die von dem Gleichrichter 39 gelieferte einstellbare Spannung ist die maßgebliche Spannung für die Soll-Geschwindigkeit, während der Tachometer-Dynamo 19 eine für die Ist-Geschwindigkeit maßgebliche Spannung liefert. Der Regelverstärker 81 wird über einen Gleichrichter mit Zenerdiodenausgang 99, 101 von der Wechselspannungsquelle 37 gespeist.

Da der Gleichrichter keine Filter umfaßt, pulsiert der gelieferte Strom wie in den eingezeichneten Kurven 107 und 109 gezeigt.

Der Regelverstärker weist Transistoren 111 und 113 auf, die durch einen gemeinsamen Emitterwiderstand 115 mit der positiven Leitung 85 verbunden sind. Die Eingangsspannung der Transistoren 111 und 113 wird von Transistoren 121 und 123 zugeführt, dessen Kollektoren jeweils über einen Widerstand 125 und 127 mit der positiven Leitung 85 verbunden sind.

Die Emitter der Transistoren 121 und 123 sind mit der negativen Leitung 87 über den gemeinsamen Emitterwiderstand 129 verbunden. Eine Basisspannung wird dem Transistor 123 durch den Spannungsteiler 13.1 und 133 zugeführt. Die von dem Tachometer-Dynamo 19 abgeleitete Spannung wird über den Schalter 79 der Basis des Transistors 121 zugeführt. Die Ausgangsspannung der Leitung 119 wird auf die Basis des Transistors 121 über den Widerstand 135 zurückgeführt, um eine Gegenkopplung zu erzielen.

Der Kollektor des Transistors 111 ist über die Leitung 117 und den Kondensator 137 mit der negativen Leitung 87 verbunden. Der Kollektor des Transistors 111 ist mit dem Emitter eines Einschichttransistors (unijunction transistor) 139 verbunden. Eine der Ausgangsklemmen des Einschichttransistors 139 ist mit Erde über einen Widerstand 141 verbunden,

während die andere mit der negativen Leitung 87 über die Primärspule des Transformators 143 verbunden ist.

Der Kollektor des Transistors 113 ist durch die Leitung 119 mit der Parallelschaltung des Kondensators 145 und der Relaisspule 147 und deren zweite Klemme mit der Diode 149 und der negativen Leitung 87 verbunden. Der eine Pol des Relaiskontakts 147 α ist mit Erde verbunden, während der andere durch die Erregerspule eines Wendeschützes 151 mit der positiven Leitung 85 verbunden ist.

Ein Stelltransformator 153 ist mit der Wechselspannungsquelle 37 verbunden, und seine Ausgangsleitung ist durch einen Schalter 155 mit der Leitung 157 verbunden.

Steuerbare Gleichrichterventile 163 und 165 sind zwischen die Leitung 157 und die Leitung 167 geschaltet. Die Kathode und das Gitter eines jeden der steuerbaren Gleichrichterventile 163 und 165 sind mit je einer Sekundärspule des Transformators 143 verbunden, wodurch sie abhängig von der Ausgangsleistung des Einschichttransistors 139 gesteuert werden.

Im Ruhezustand des Wendeschützes 151 ist durch den Wendeschützkontakt 151c eine erste Klemme des Motorankers 13 mit der Leitung 167 verbunden und seine andere Klemme über den Kontakt 151 b mit einer ersten Klemme der Feldwicklung 15 verbunden, während über den Kontakt 151 a die andere Klemme der Feldwicklung 15 mit dem Erdungspunkt verbunden ist. Es wird somit der ersten Klemme des Motorankers 13 die von den steuerbaren Gleichrichterventilen 163, 165 gelieferte Spannung zugeführt. Bei Erregen des Wendeschützes 151 wird durch Umschalten der Kontakte 151a, 151 b die Feldwicklung 15 umgepolt, und gleichzeitig wird durch den Wendeschützkontakt 151c die erstgenannte Klemme des Motorankers 13 an die Ausgangsleitung 157 des Stelltransformators 153 angeschlossen.

Zum Anfahren wird der Handschalter 155 geschlossen, und es erscheint eine Spannung in der Leitung 157 infolge der Anschaltung des Stelltransformators 153. Da zu diesem Zeitpunkt der Transistor 111 stark leitet, gestatten die steuerbaren Gleichrichterventile 163, 165, daß im wesentlichen der gesamte Strom von der Leitung 157 nach der Leitung 167 fließt. Dieser Strom wird durch die Kontakte 151 c zu dem Motoranker 13 geleitet und von dort durch die Kontakte 1516 zur Feldwicklung 15 und zu Erde durch die Kontakte 151 a.

Wenn die Geschwindigkeit des Rotors 17 größer wird, macht sich die zunehmende Gegenspannung des Tachometer-Dynamos 19 bemerkbar. Der Strom des Transistors 121 und demgemäß des Transistors 111 wird verringert. Dieser verringerte Strom bewirkt ein langsameres Laden des Kondensators 137, und es verstreicht ein größerer Teil eines jeden Zyklus, bevor der Einschichttransistor 139 zündet. Dadurch wird dem Motoranker 13 weniger Leistung zugeführt.

Wenn der Zentrifugenmotor 11 und der Rotor 17 zu schnell angetrieben werden, wird die Spannung des Tachometer-Dynamos 19 gleich oder größer als die von dem Gleichrichter 39 gelieferte Spannung, so daß eine Spannung Null oder eine negative Spannung zur Basis des Transistors 121 geführt wird. Dann wird der Transistor 121 und der Transistor 111 abgeschaltet, und es wird einen stärkeren Strom der Transistoren 113 und 123 bewirken. Dieser stärkere Strom bewirkt eine Betätigung der Relaisspule 147 und des Wendeschützes 151. Die Bremswirkung wird durch die Umkehrung des Stroms in der Feldwicklung 15 verursacht. Zusätzlich bewegt sich der Kontakt 151 c zu seiner normalerweise offenen Endklemme, wodurch die volle Spannung vom Stelltransformator 153 zur Einwirkung kommt und nicht die von den Gleichrichterventilen 163 und 165 gesteuerte. Demgemäß wird die Geschwindigkeit des Motors schnell verringert, und die Ausgangsspannung des Tachometer-Dynamos 19 wird die von dem Gleichrichter 39 gelieferte einstellbare Spannung unterschreiten, so daß der Transistor 121 wiederum veranlaßt wird, Strom zu führen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Drehzahlregelung mit gesteuerter elektrischer Bremsung eines eine Zentrifuge antreibenden Elektromotors unter Anwendung eines Drehzahltächometers, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer Regelverstärker (81) bei Unterschreiten des Drehzahlsollwertes die Motorspannung mittels im Motorstromkreis liegender steuerbarer Gleichrichterventile (163, 165) erhöht und bei Überschreiten des Drehzahlsollwertes die Feldwicklung (15) durch ein Wendeschütz (151) auf Gegenstrombremsung umschaltet.