DE1463058A1

DE1463058A1 - Drehzahlsteuerbare Antriebseinheit

Info

Publication number: DE1463058A1
Application number: DE19651463058
Authority: DE
Inventors: Hans Beck; Arthur Mueller
Original assignee: Oerlikon Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1965-03-05
Filing date: 1965-11-30
Publication date: 1968-12-19
Also published as: CH447330A; BE677248A; NL6602738A; GB1090039A

Description

Drehzahlsteuerbare Antriebseinheit

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drehzahlsteuerbare Antriebseinheit mit einem fremderregten Gleichstrommotor, der über einen zündgesteuerten Halbleitergleichrichter von einem Wechselstromnetz aus gespeist wird. Die Erfindung setzt weiterhin voraus, dass mit Hilfe einer Zündregelschaltung in jeder Wirkhalbwelle des Wechselstromnetzes
früher oder später ein Zündimpuls für den gesteuerten Gleichrichter erzeugt werde und zwar in Abhängigkeit von der momen-

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tanen Motordrehzahl proportionalen Tachogleichspannung und einer an einem Sollwertgeber stufenlos einstellbaren Sollgleichspannung.

Bekannte Antriebseinheiten dieser Art zeigen entweder eine unerwünschte Abhängigkeit der sich einstellenden Motordrehzahl von der Motorbelastung oder einen grossen technischen Aufwand zur 'Stabilisierung der eingestellten Drehzahl.

Erfindungsgemäss ist die Antriebseinheit dadurch gekennzeich-

polar net, dass die Zündeinsatzregelschaltung einen Sehalttransistor umfasst, dessen Speisespannung von einer Zenerdiode erzeugt wird und in der Wirkhalbwelle der Netzwechselspannung einen festen Wert und in der anderen Halbwelle den_ Wert 0 hat, während seine Emitterspannung an einem Kondensator eines RC-Integrators abgenommen wird, an dessen Eingang die an einem ohmschen G-leichspannungsteiler einstellbare Sollgleichspannung liegt und dessen Ausgänge an einer Leitung liegen, an der auch die einen Klemmen des Sehalttransistors und der Zenerdiode angeschlossen sind und an welcher die Tachogleichspannung des Motors induziert wird.

Mit grossem Vorteil wird vorgesehen, dass zwecks Verbesserung der Drehzahlkonstanz bei Belastungsveränderungen am Motor am Eingang des RC-Integrators eine Gleichrichterschaltung zur Gleichrichtung der der Tachogleichspannung überlagerten und bei

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Belastung mit wachsendem Stromflusswinkel in der Amplitude ansteigenden Wechselspannnungskomponente angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Antriebseinheit ist in

Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Verlauf der am Motoranker induzierten Spannung TJ..

Mit MA ist in Fig. 1 der Anker eines fremderregten Gleichstrommotors bezeichnet, der über einen zündgesteuerten Halbleitergleichrichter SCR, vorzugsweise einen Silicongleichrichter, von einem 50- oder 60-periodigen Wechselstromnetz N <^ aus gespeist wird. Der Gleichrichter sperrt den Speisestrom in jeder negativen Halbwelle des Wechselstromnetzes vollständig. In der anderen, wirksamen Halbwelle wird er jeweils im Moment der Erzeugung eines Zündimpulses I an seiner Zündelektrode gezündet, so dass er jeweils vom Zündmoment an bis zum Beginn der andern Halbwelle die Netzspannung auf den Motor MA durchschaltet. Mit Hilfe von miteinander mechanisch gekuppelten Stufenschaltern S,, Sp ist es möglich, den Motor von der Einstellung auf Vorwärtslauf über eine Bremszwischenstellung auf Rückwärtslauf umzuschalten, indem die Schaltkontakte von den Klemmen ν über die Klemmen 0 auf die Klemmen r geschaltet werden. In der Zwischenstellung 0 ist der Motoranker MA beiderends auf einen Lastwi-

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derstand ¥ geschaltet. Der sich einstellende Ankerstrom und damit indirekt die Motordrehzahl werden grundsätzlich -umso grosser, je früher in jeder Wirkhalbwelle des Wechselstromnetzes der Gleichrichter SCR gezündet wird. Auf der Leitung L. am Motoranker entsteht* während der Sperrphasen des Gleichrichters SCR eine Tachogleichspannung U., die proportional zur effektiven, momentanen Motordrehzahl ist. Sie wird am Eingang einer strichpunktiert umrahmten Zündimpuls-Brzeugerschaltung ZRS mit einer Sollgleichspannung TJ verglichen, die am Ladekondensator C eines Sollwertgebers SWG stufenlos veränderlich einstellbar ist. Diesem Zweck dient ein Spannungsteilerwiderstand R , der an einer in einem Hilfsgleichrichter HG erzeugten Referenzgleichspannung U liegt. Aus später zu erläuternden Gründen soll der Innenwiderstand für die Quelle der Sollgleichspannung U relativ hoch sein und auch die Kapazität C soll relativ hoch gewählt werden.

Die Differenz TJc der Gleichspannungen TJ und U. liegt am Eino sx-

gangswiderstand R.. eines doppelten RC-Integrators R-jC, und R_?C_?. Die in Abhängigkeit der Grosse dieser Differenz Uc langsamer oder schneller anwachsende Spannung U am Kondensator C₀ liegt

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polar
als Emitterspannung an einem Uni^t^^^ASchalttransistor UJT, dessen beide Basiselektroden B-, Bp über Widerstände R, ,, R, ₂ an einer Spannungsquelle liegen, die durch eine Zenerdiode ZD gebildet wird. Die eine Eingangsklemme der Zenerdiode liegt an der Leitung L., die andere ist über einen Lastwiderstand R_T an

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das Wechselstromnetz N^ angeschlossen. In der Wirkhalbwelle der Netzwechselspannung entsteht an der Zenerdiode.ZD eine auf einen konstanten Wert begrenzte, positive Spannung U, für den Transistor. In der anderen Halbwelle überbrückt die Zenerdiode ZD den Schalttransistor UJT im Kurzschluss. Wenn die Emitterspannung U des Schalttransistors einen vorbestimmten Wert erreicht, wird der Transistor unter momentaner Entladung des Kondensators^NΟ- leitend, und es entsteht der Zündimpuls I^ an der Basis Bp des Schalttransistors.

Die Wiederaufladung des Kondensators kann erst wieder bei Beginn der nächsten positiven Wirkhalbwelle der Netzspannung N^ einsetzen. Die Aufladung erfolgt dabei zu einer Zeit, während welcher die Tachogleichspannung U. am Motoranker unverändert bleibt.

Eine Analyse der beschriebenen Einheit und ihrer Wirkung zeigt, dass der in den Widerständen IL , Rp fliessende Strom einen Gleichstromanteil.enthält, welcher die Spannung U gegenüber

dem Leerlaufwert um einen gewissen Wert erniedrigt. Dieser

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.Gleichstromanteil ist am grössten, wenn der Motor MA nicht belastet ist und wird kleiner mit ansteigender Belastung des Motors. Damit wird also bei unveränderter Einstellung des Abgriffs am Spannungsteilerwiderstand R die Spannung TJ grosser, wodurch

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die Differenz Ur entsprechend grosser wird und der Zündimpuls I_z entsprechend früher erzeugt Wird. Auf diese einfache Weise

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ergibt sich eine lastunabhängige Stabilisierung der eingestellten Motordrehzahl, indem bei Belastung des Motors die von ihm aufgenommene Leistung infolge entsprechender Vorverschiebung der Zündimpulse ebenfalls zunimmt.

Fig. 1 zeigt, dass am Eingangswiderstand IL des RC-Integrators eine Teilspannung abgenommen werden und über eine Gleichrichterschaltung PD an die Leitung L. geführt werden kann. Die Gleichrichterschaltung ist bestimmt, eine Wechselspannungskomponente, die gemäss Fig. 2 der am Motoranker MA induzierten Tachogleichspannung U. überlagert ist, gleichzurichten und mit wählbarem Anteil der Gleichspannung U. zu überlagern.

Die Amplitude dieser Wechselspannungskomponente, die während der Stromflusszeit im Gleichrichter SCR auftritt, steigt mit stärkerer Belastung des Motors an, weil dann der Stromflusswinkel φ grosser wird. Sie liegt zwischen den Punkten A und B am Eingang der Zündregelschaltung ZRS.

Auf diese Weise wird die belastungsunabhängige Konstanthaltung einer am Sollwertgeber SWG eingestellten Solldrehzahl des Antriebsmotors wesentlich erleichtert.

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Claims

PATBNTANS PRUCHl

) Drehzahlsteuerbare Antriebseinheit mit einem fremderregten Gleichstrommotor, der über einen zündgesteuerten Halbleitergleichrichter von einem Wechselstromnetz aus gespeist wird, indem mit Hilfe einer Zündeinsatz-Regelschaltung in jeder Wirkhalbwelle des Wechselstromnetzes früher oder später ein Zündimpuls für den gesteuerten Gleichrichter erzeugt wird, in Abhängigkeit von der momentanen Differenz zwischen der am Motoranker induzierten, der momentanen Motordrehzahl proportionalen Tachogleichspannung und einer an einem Sollwertgeber stufenlos einstellbaren Sollgleichspannung, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündein-

. polar satzregelschaltung (ZRS) einen Ui^^^ (UJT) umfasst, dessen Speisespannung von einer Zenerdiode (ZD) erzeugt wird, und in der Wirkhalbwelle der Netzwechselspannung einen festen Wert und in der anderen 'Halbwelle den Wert 0 hat, während seine Emitterspannung an einem Kondensator (C ) eines RC-Integrators (R,C.., RpCp) abgenommen wird, an dessen Eingang die an einem Ausgangskondensator (C) erzeugte, an einem ohmschen Gleichspannungsteiler (R ) einstellbare Sollgleichspannung (U ) liegt und dessen Ausgänge an einer Leitung (L) liegen, an der auch die einen Klemmen des Schalttransistors und der Zenerdiode angeschlossen sind und an welcher die Tachogleichspannung (U.) des Motors-(MA) induziert wird.

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2.) Drehzahlgesteuerte Antriebseinheit nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß zwecks Verbesserung der Drehzahlkonstanz bei Belastungsveränderungen am Motor (MA) am Eingang des RC-Integrators (R-C., RpC«) eine Gleichrichtersdhaltung (PD) zur Gleichrichtung der der Tachogleiohspannung (U.) überlagerten und bei Belastung mit wachsendem Stromflusswinkel (φ) in der Amplitude ansteigenden Weohselspannungskomponente angeordnet ist„

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