DE1563981B2

DE1563981B2 - Einrichtung zur regelung oder steuerung der drehzahl eines auch mit feldschwaechung betriebenen gleichstrommotors

Info

Publication number: DE1563981B2
Application number: DE19671563981
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl El Ing Locker Herbert Dipl Ing Dr Nuss bäumen Knapp (Schweiz) H02p 7 28
Original assignee: Aktiengesellschaft Brown, Boven & Cie, Baden (Schweiz)
Priority date: 1966-12-07
Filing date: 1967-01-09
Publication date: 1972-02-10
Also published as: NO121907B; NL6716555A; NL146343B; BE707597A; CH456743A; FR1554821A; AT275676B; DE1563981A1

Description

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in gleicher Richtung durchfließen. Wie später er- Feldfreilaufkreis, der eine große Zeitkonstante hat, läutert, fließen diese Ströme nie gleichzeitig, sondern praktisch in der gleichen Höhe weiterfließen. Idealizeitlich abwechselnd. Beide Dioden 5 und 7 sind mit siert dargestellt, ist dabei der Erregerstrom Z₄ gleich ihren Elektrodenanschlüssen gleicher Polarität mit dem Ankerstrom z₅.

der Erregerwicklung 6 verbunden. Wie noch er- 5 Nun sei das Gebiet behandelt, wo die Feldläutert wird, werden sie ebenfalls zeitlich ab- Schwächung selbsttätig einsetzt. Werden die stromwechselnd von Teilströmen durchflossen. Es ergibt losen Lücken, während der der Gleichstromsteller 2 sich ein Zusammenspiel in der folgenden Weise: Wäh- gesperrt ist (unabhängig von der angewandten xend der Durchlaßzeit des Gleichstromstellers 2 fließt Zwangslöscheinrichtung und Steuerungsart), immer sein Strom Z₁ als Strom z₅ durch die Anker- und io kleiner, so erhöht sich die mittlere Motor-Wendepol wicklungen; gleichzeitig fließt ein Strom z₄ spannung U_2m (Fig. 2b). Die Zeit, während der der durch die Erregerwicklung 6 und die Freilaufdiode 7. Strom i₂ fließt, wird kürzer.
Die Diode 5 ist jedoch gesperrt. Im Grenzfall würde diese mittlere Motor-

Während der Sperrzeit des Gleichstromstellers 2 spannung U_zm so groß wie die Spannung CZ₁ der

kommutiert der Ankerstrom z₅ infolge der Anker- 15 Gleichstromquelle 1. Dabei wären keine stromlosen

Stromkreis-Induktivität, die diesen Strom aufrecht- Lücken des Stromes Z₁ durch den Gleichstrom-

zuerhalten sucht, auf die Serienschaltung von Er- steller 2 mehr vorhanden, der Strom i₂ durch die

regerwicklung 6 und Diode 5. Während der darauf- Diode 5 wäre gleich Null.

folgenden Durchlaßzeit des Gleichstromstellers 2 Ab einer bestimmten Impulsbreite des Stromes z₂ kann dieser Erregerstrom Z₄ infolge der während der ao (z. B. 30/>s) sind seine kurzen Stromimpulse nicht .Sperrzeit des Gleichstromstellers 2 aufgenommenen mehr in der Lage, den ihrer Höhe entsprechenden magnetischen Energie des Erregerfeldes über die Erregerstrom aufrechtzuerhalten. Der Erreger-Freilauf diode 7 weiterfließen (Teilstrom z₃). Wird die strom z"₄ nimmt ab, die Feldschwächung hat einge-Sperrzeit, während der ein Teilstrom aus der Anker- setzt; im Grenzfall wäre sogar i_i = 0 bei sehr hohem in die Erregerwicklung fließt, sehr klein, so kann 25 Ankerstrom z₅ möglich.

vom Erregerfeld nicht genügend Energie aufgenom- Um den für den Motor maximal zulässigen FeId-

men werden. Die Folge ist ein Zurückgehen des schwächungsgrad nicht zu überschreiten, kann

mittleren Erregerstromes. mittels eines Zeitgliedes im Gleichstromsteller 2 eine

Es kann zweckmäßig sein, in Reihe zum Gleich- gewisse nicht unterschreitbare konstante Mindest-

stromsteller 2 in bekannter Weise (Schweizer Patent- 30 dauer seiner Sperrzeit vorgegeben werden,

schrift 410 130) eine zusätzliche Diode 8 anzu- Darüber hinaus ist es möglich, das Zeitglied so zu

•ordnen. Dadurch wird die EMK des Motors, der beeinflussen, daß die Mindestbreite der Sperrzeit von

während der Sperrzeiten des Gleichstromstellers ein der Istdrehzahl oder auch vom Erregerstrom abhängt,

fremderregter Generator ist, vom Gleichstrom- Mit einer solchen Lückenbreitenbegrenzung ist es

■steller 2 ferngehalten. 35 möglich, die Charakteristik des Motors zu beein-

Zur Erklärung der Wirkungsweise sei vom Be- flüssen.

triebszustand ohne Feldschwächung ausgegangen Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile be-(F i g. 2 a). Der Gleichstromsteller lege Spannungs- stehen insbesondere darin, daß der gesamte Drehimpulse U₂ an die Reihenschaltung von Anker- zahlbereich des Gleichstrommotors einschließlich Wicklung 4 α und Wendepolwicklung 4 b, derart, daß 40 des Feldschwächungsbereichs erfindungsgemäß im zwischen den einzelnen Impulsen ausreichende wesentlichen mittels nur eines einzigen elektroni-Lücken freibleiben, wobei die mittlere Motor- sehen Gleichstromstellers vollkommen beherrschbar spannung U_zm wesentlich kleiner als die Spannung EZ₁ ist und sich daher insbesondere ein zusätzlicher der Gleichstromquelle 1 ist. Gleichstromsteller für den Erregerstrom erübrigt.

Der Ankerstrom z₅ (F i g. 2 a) ist zufolge der 45 Die Erregerwicklung wird demnach nicht von einem großen Ankerinduktivität sehr stark geglättet und ist mittels des Gleichstromstellers gelieferten Strom idealisiert als Gleichstrom dargestellt. Er setzt sich durchflossen, sondern von Stromimpulsen, die aus zusammen aus den Strömen Z₁ und Z₂, und zwar der Ankerwicklung stammen, wobei die Erregerkommutiert der Ankerstrom i₅ stets dann auf die stromzuführung während der Sperrzeit des Gleich-Serienschaltung der Diode 5 und der Erreger- 50 Stromstellers mittels der in Reihe angeordneten Wicklung 6, wenn der Gleichstromsteller 2 gesperrt Diode erfolgt. Der erfindungsgemäßen Regel- bzw. ist. Zu dieser Zeit ist der Erregerstrom ι_Λ gleich dem Steuereinrichtung liegt demnach eine besonders Strom i_? durch die Diode 5. Wird der Gleichstrom- kostensparende minimale Schaltungsstruktur zusteller 2 wieder gezündet, so hört der Strom z, durch gründe, bei der bisher gebräuchliche weitere Gleichdie Diode 5 auf, und der Ankerstrom z'_K ist nun 55 stromsteller durch erheblich billigere Dioden ersetzt wieder gleich dem Strom I₁ durch den Gleichstrom- sind. Bei relativer Einfachheit der erfindungssteiler 2. Der Erregerstrom z₄ jedoch wird in dem gemäßen Einrichtung ist außerdem ein präziser und •durch Erregerwicklung 6 und Diode 7 gebildeten betriebssicherer Einrichtungsbetrieb gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 1038 374, aber auch aus der Schweizer Patent-Patentansprüche: '.■ schrift 410130 ist es bekannt, bei entsprechenden Drehzahlsteuereinrichtungen unmittelbar in Reihe

1. Einrichtung zur Regelung oder Steuerung mit dem elektronischen Gleichstromsteller eine der Drehzahl eines auch mit Feldschwachurig 5 Diode mit gleicher Durchlaßrichtung anzuordnen, betriebenen Gleichstrommotors, dessen Anker- Diese Patentschriften betreffen demnach Drehzahlwicklung über einen elektronischen Gleichstrom- Steuereinrichtungen für einen Gleichstrommotor, bei steller mit einer Gleichstromquelle verbunden denen im Gegensatz zur Erfindung mit elektroniist und zu dessen Erregerwicklung eine Freilauf- sehen Gleichstromstellern versehene Anlaß- und diode parallel geschaltet ist, dadurch ge-io Nebenschlußwiderstände vorgesehen sind oder bei kennzeichnet, daß die Erregerwicklung(6) denen, soweit überhaupt eine Feldschwächung er- und die !Freilaufdiode (7) über eine weitere folgen soll, jeweils eine Mehrzahl von elektronischen Diode (5) derart" mit der Reihenschaltung von Gleichstromstellern erforderlich ist.
Ankerwicklung(4d) und Wendepolwicklung(46) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine parallel geschaltet ist, daß ein durch die. weitere 15 Regel- bzw. Steuereinrichtung für einen Gleichstrom-Diode (5) fließender Teilstrom (i_?) die Anker- motor zu schaffen, die — bei Einsatz nur eines wicklung (4 a) und die Wendepolwicklung (4 b) Gleichstromstellers und eines Minimums an Dioden in derselben Richtung durchfließt wie der durch und unter Vermeidung von geschalteten Kontakten den elektronischen Gleichstromsteller (2) fließende sowie Widerständen — auch im Feldschwächungs-Strom (J₁). 20 bereich kontinuierlich steuerbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der einkennzeichnet, daß dem. Gleichstromsteller (2) gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch geein Zeitglied zugeordnet ist, das ihm eine löst, daß die: Erregerwicklung und die Freilaufdiode Mindestdauer seiner Sperrzeit vorgibt. über eine weitere Diode derart mit der Reihen-

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 25 schaltung von Ankerwicklung und Wendepolkennzeichnet, daß das Zeitglied in Abhängigkeit wicklung parallel geschaltet ist, daß ein durch die vom Drehzahlistwert oder von der Größe des weitere Diode fließender Teilstrom die Anker-Erregerstromes beeinflußbar ist. wicklung und die Wendepolwicklung in derselben

Richtung durchfließt wie der durch den elektroni-30 sehen Gleichstromsteller fließende Strom.

Die für den Motor noch zulässige größte

Schwächung des Feldes darf nicht zu weit.getrieben werden. Um dies zu ermöglichen, kann dem Gleichstromsteller ein Zeitglied zugeordnet werden, das

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung 35 dem Gleichstromsteller eine Mindestdauer seiner zur Regelung oder Steuerung der Drehzahl eines Sperrzeit vorgibt.

auch mit Feldschwächung betriebenen Gleichstrom- Es ist auch möglich, das Zeitglied von der Größe

motors, dessen Ankerwicklung über einen elek- des Drehzahlistwertes oder des Erregerstromes betronischen Gleichstromsteller mit einer Gleichstrom- einflußbar zu machen. Dabei wird die Mindestdauer quelle verbunden ist und zu dessen Erregerwicklung 40 der Sperrzeit, die Lückenweite, davon abhängig. Die eine Freilaufdiode parallel geschaltet ist. Charakteristik des Motors wird dadurch beeinflußt.

Der Erfindung liegt der Zweck zugrunde, eine be- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an

triebssichere Einrichtung zur Regelung oder Steue- Hand der Zeichnung beschrieben,
rung der Drehzahl eines Gleichstrommotors zu F i g. 1 zeigt ein Schaltbild der Einrichtung, wäh-

schaffen, die sich aus möglichst wenigen Einr|.ch_r 45 rend in

tungselementeri kostensparend herstellen und ebenso ' F i g. 2 a Spannungs- und Stromdiagramme für den in Betrieb halten sowie überprüfen läßt. Betrieb ohne Feldschwächung und in

Aus der französischen Patentschrift 1373 565 F i g. 2 b entsprechende Diagramme für den Besind Einrichtungen zur Drehzahlsteuerung eines mit trieb mit Feldschwächung dargestellt sind,
einer Gleichstromquelle verbundenen,' auch mit Feld- 5o ■ In F i g. 1 ist eine Gleichstromquelle mit 1 beschwächung betriebenen Gleichstrommotors bekannt, zeichnet. In ihrem Stromkreis liegt ein elektronischer bei denen zur kontaktlosen Veränderung des wirk- Gleichstromsteller 2. Dieser ■ weist als Schaltorgan samen Widerstandswertes von Anlaßwiderständen des Ankerstromes einen-..oder mehrere impulssowie eines Nebenschlußwiderstandes zur Erreger- gesteuerte Thyristoren auf. Parallel dazu liegt eine wicklung elektronische Gleichstromsteller zu diesen 55 nicht näher dargestellte Zwangslöscheinricritung 2 a Widerständen parallel geschaltet sind. Parallel zur bekannter Art. Im Stromkreis liegen in Reihe die Erregerwicklung liegt eine Freilaufdiode. In der Ankerwicklung 4 α und die Wendepolwicklung 4 b österreichischen Patentschrift 249 809 ist eine Dreh- eines Gleichstrommotors

4. Parallel zur Reihenzahlsteuereinrichtung. für einen Gleichstrommotor schaltung von Ankerwicklung Aa und Wendepolbeschrieben, bei der zwischen einer Gleichstrom- ^6o wicklung 4 b lieft eine weitere Reihenschaltung, beaueile und der Ankerwicklung ein elektronischer stehend aus der Erregerwicklung 6 mit einer dazu par-Gleichstromsteller angeordnet und außerdem der allelliegenden Freilaufdiode 7 und einer zu diesen über einen weiteren elektronischen Gleichstrom- beiden Schaltungselementen in Serie geschalteten steller pespeiVen Erregerwicklung eine Freilaufdiode weiteren Diode

5. Diese Anordnung ist so eetroffen, parallel geschaltet ist, so daß die Induktivität der ⁶5 daß ein Strom I₁ aus dem Gleichstromsteller 2 und Erregerwicklung während der Sperrzeit des elek- ein Teilstrom /«, aus der Serienschaltung von Ertronischen Gleichstromstellers den Erregerstrom auf- reperwicklung 6, Freilaufdiode 7 und Diode 5 die rechterhalten kann. Aus der britischen Patentschrift Ankerwicklung 4 a und die Wendepolwicklung 4 b