DE1588524A1 - Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines elektrischen Kollektormotors - Google Patents

Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines elektrischen Kollektormotors

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DE1588524A1 DE19671588524 DE1588524A DE1588524A1 DE 1588524 A1 DE1588524 A1 DE 1588524A1 DE 19671588524 DE19671588524 DE 19671588524 DE 1588524 A DE1588524 A DE 1588524A DE 1588524 A1 DE1588524 A1 DE 1588524A1
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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Description

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27. Januar 1967 1iLir^ "iiS 218Λ2
Patentanmeldung
der Firma MEPINA S.A. Freiburg (Schweiz)
"Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines elektrischen Kollektormotors"
Einrichtungen zur Drehzahlregelung für elektrische Kollektormotoren, die mit Wechselstrom mittels mindestens einer gesteuerten Diode gespeist werden, deren Zündzeitpunkt durch einen Steuerkreis bestimmt wird, welcher aus mindestens einem in Reihen mit einem Regelwiderstand geschalteten Kondensator besteht, sind schon vorbekannt. PA/cv _ 2 _
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Die Verwirklichung solcher Einrichtungen stellt zahlreiche Probleme, besonders jenes der Erwärmung, wenn die Regeleinrichtung in einem gedrängten nicht gelüfteten Raum eingeschlossen wird. Die bisher vorgeschlagenen Lösungen sind verhältnismässig kompliziert und kostspielig oder benötigen sonst noch zusätzliche Anschlüsse im Innern des Motors, besonders zwischen dem Läufer und der Erregerwicklung.
Vorliegende Erfindung bezweckt eine einfache und billigere Lösung der Regeleinrichtung, bei welcher der Leistungsverlust gering ist. Ferner eignet sich diese Lösung gut zur Gestaltung eines die Regeleinrichtung enthaltenden Zubehöres, welches bereits bestehenden Anlagen zugesetzt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist eine Regeleinrichtung, ähnlich der vorstehend beschriebenen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündelektrode der gesteuerten Diode mit dem gemeinsamen Anschlusspunkt des Regelwiderstandes und des Kondensators verbunden ist, wobei mindestens eine Diode und ein zusätzlicher Widerstand derart angeschlossen sind, dass verschiedene Zeitkonstante während den zwei PolwechseJn der Speisespannung erzielt werden.
009833/0340 .,..■,-■ v
Die beigelegte Zeichnung zeigt schematisch und beispielhaft drei Ausführungsformen der erfindungsgemässen Regeleinrichtung.
Die Fig. 1 bis 3 veranschaulichen die Schaltungsschemen dieser drei AusfUhrungsformen.
Mit Bezug auf die Fig. 1 wird ein Kollektormotor M, dessen Erregerwicklung E in Reihen geschaltet ist> durch eine an die Anschlussklemmen a und b geführte Wechselstromspannung gespeist. Der Speisestrom des Motors wird durch ein Thyristor T (auch gesteuerte Diode genannt) gesteuert, dessen Steuerelektrode über eine Zener-Diode D2 mit der einen Anschlussklemme des Kondensators Cl verbanden ist. Die andere Anschlussklemme dieses Kondensators ist mit der einen Anschlussklemme des Motors verbunden.
Die Anschlussklemme b ist mit dem Kondensator Cl über einen Widerstand Rl b/.w. über einen Regelwiderstand R2, der kathodenseitig einer Diode Dl angeschlossen ist, deren Anode mit der Klemme b verbunden ist.
Ein Schalter " ermöglicht die Abschaltung des Widerstandes R2.
Damit die beim Polwechsel der Netzspannung an den
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Klemmen des Motors M auftretende Ueberspannung die Ablöschung des Thyristors T nicht verzögert, wird der Motor M durch eine Diode Dj5 überbrückt. Somit kann im Zeitpunkt der Umpolung der Spannung, der durch den Motor durchfliessende Strom
weiterhin durch diese Diode fHessen. >
Wenn die Spannung an der Klemme b positiv ist
gegenüber der Klemme a, wird, da die Diode lei- :
tend ist, der Kondensator Cl durch die parallel \
i geschalteten Widerstände Rl und R2 geladen. So- i
bald das Potential des Kondensators Cl die Zener-Spannung· der Diode D2 erreicht, wird diese leitend, und die durch die Widerstände Rl und R2 durchfliessenden Ströme werden zu der Steuerelektrode des Thyristors T geführt, der somit leitend wird. Selbstverständlich erreicht der Kondensator Cl mehr oder weniger rasch, je nach dem gewählten Wert des Regelwiderstandes R2, das Zener-Potential der Diode D2. Die Betätigung dieses Widerstandes R2 gestattet also den Zündwinkel des Thyristors T für diejenigen Polwechsel, bei denen die Spannung an der Klemme b positiv ist, der Klemme a gegenüber einzustellen. Bei dem nachfolgenden Polwechsel wird die Spannung an der Klemme a positiv, der Klemme b gegenüber,
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und die Diode Dl, sowie der Thyristor T gelangen in den jiicht leitenden Zustand. Es ist zu bemerken, dass die Diode Dl in Reihen mit dem Thyristor T geschaltet ist, so dass sie letzteren möglichenfalls gegen Ueberspannungen schützt.
Dem Polwechsel zu Folge, wird der Strom im Kondensator Cl seine Richtung wechseln. Der Kondensator und die Klemme b sind nur über den Widerstand Rl verbunden, dessen Wert genügend hoch gewählt wird, um den Entladungstrom des Kondensators so tief zu halten, dass während dem negativen Polwechsel eine störende Umpolung an den Klemmen des Kondensators Cl nicht auftreten kann, die durch die Diode D2 der Steuerelektrode des Thyristors T zugeführt werden könnte.
Die Schaltung nach Fig. 1 ist sehr einfach und gestattet eine leichte Regelung der Drehzahl des Motors M durch Veränderung des Zündwinkels oder Phasenverschiebung der Zündung des Thyristors T. Wenn schon diese Einrichtung die Regelung der mittleren Speisespannung des Motors ermöglicht, ist sie jedoch wirkungslos bei Belastungsveränderungen des Motors. Es kommt in der Praxis oft vor, dass die Belastung des Motors sich in weiten Grenzen verändert. Es ist besonders bei Nähmaschinen
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der Pall, bei denen die Belastung des Motors sehr verschieden ist, je nachdem ob das zu nähende Gewebe dünn und leicht oder im Gegenteil dick und eng gewoben ist und aus mehreren Schichten besteht. Es ist also wünschenswert nach einer Drehzahlregelung zu trachten, die von der Belastung des Motors nur geringfügig beeinflusst wird»
Die Fig. 2 zeigt ein derartiges Schaltungsschema, das mit seinen Hauptelementen genau jenem nach Pig. I entspricht, wobei dennoch dieses Schema durch die Widerstände R3 bis R6, eine Diode D4 und einen Kondensator C2, ergänzt wurde.
Wenn jeweils der Thyristor T leitend wird, fliesst einen Impuls durch den Motor M, wobei für einen bestimmten Widerstandswert von R2, die Amplitude dieses Impulses im Verhältnis zur Motorbelastung steht. Jeder Impuls bewirkt einen Spannungsabfall an den Klemmen des Widerstandes R6 und die empfangenen Spannungsimpulse werden durch die Diode D4 gleichgerichtet zur Aufladung des Kondensators C2, unter Zwischenschaltung eines Widerstandes R5. Der Kondensator C2 ist durch den Widerstand R4 überbrückt, an dessen Klemmen eine mittlere Spannung entsteht, die proportional zur Belastung des Motors M ist. Diese mittlere Spannung wird
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über den Widerstand RJ dem Kondensator Cl zugeführt .
Nimmt die Belastung des Motors zu, so steigt die am Kondensator C2 angeschlossene Spannung, und die Entladung des Kondensators Cl nimmt somit ab. Polglich, wenn die Spannung an der Klemme b positiv wird, weist der Kondensator Cl noch ein höheres Potential auf, und die Aufladezeit dieses Kondensators über die Widerstände Rl und R2 zur Erreichung der Zener-Spannung der Diode D2 ist umso kürzer, desto höher die Klemmenspannung des Kondensators C2 wird. Daher wird jegliche Zunahme des vom Motor aufgenommenen Stromes eine automatische voreilende Verschiebung des ZUndpunktes des Thyristor T bei jedem Polwechsel bewirken. Wenn im Gegenteil der Motor M leerläuft, wird der Kondensator C2 nur mit einer vom Widerstand R6 herrührenden Spannung gespeist und der Zündzeitpunkt des Thyristors wird verzögert, so dass die am Motor M angelegte mittlere Spannung verringert wird. Dieses Schaltungsschema gestattet also, durch eine angemessene Wahl der Widerstände RJ und R4 sowie der Kapazität des Kondensators C2, eine einwandfreie Regelung der Motordrehzahl zu erzielen, die in hohem Masse von der Belastung des Motors M un-
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abhängig bleibt.
Die Pig. 5 zeigt eine ähnliche wie die durch Fig. dargestellte Einrichtung, die jedoch durch zwei Drosselspulen Ll und L2 und einen Kondensator C3 ergänzt wird, die zusammen ein Tiefpassfilter bilden, das zur Sperrung der Hochfrequenzwerte bestimmt ist, die durch die Ein- und Ausschaltung des Thyristors T entstehen. Weiterhin ist ein Schalter S2 zur Ueberbrückung des Thyristors T und zur Speisung des Motors M bei Vollast vorgesehen. Die Schliessung des Schalters S2 sichert tatsächlich die Speisung des Motors M durch zwei ganze Polwechsel der Wechselspannung des Netzes.
Der Thyristor T ist der Gattung, bei welcher der Strom der Steuerelektrode klein ist, d.h. in der Grössenordnung von o,2 mA. Deshalb wurde die Zener-Diode D2 weggelassen und die Zündelektrode m dieses Thyristors wird unmittelbar an einer Klemme des Kondensators Cl angeschlossen.
Die beschriebene Einrichtung kann selbstverständlich konstruktive Abänderungen und Abwandlungen erfahren ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können die Widerstände Rl und R2 sowie die Diode Dl auf eine andere Weise angeordnet werden als es bei den drei Ausführungs-
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formen dargestellt wurde. Tatsächlich könnte zum Beispiel der Widerstand Rl zwischen der Klemme b und dem Kondensator Cl in Reihen mit dem Widerstand R2 geschaltet werden, wobei dann der Widerstand Rl von der Diode Dl überbrückt wird, so dass er von letzterer kurz geschlossen wird wenn die Spannung an der Klemme b positiv ist gegenüber der Klemme a. Auf diese Art würde die Aufladezeit des Kondensators Cl einzig durch den Widerstand R2 bestimmt, während die Entladezeit von dem Wert der in Reihen geschalteten Widerstände Rl + R2 abhängen würde. Die in der Zeichnung dargestellte lösung weist jedoch einen weiteren Vorteil auf, denn die Diode Dl ist in Reihen mit dem Thyristor· T geschaltet, so dass sie also letzterer gegen umgekehrte Spannungen schützt.
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Claims (6)

  1. 218/12 445 DE 27. Januar 1967
    Patentanmeldung
    der Firma
    MEPINA S.A.
    Freiburg (Schweiz)
    Patentansprüche
    /l/Einrichtung zur Drehzahlregelung eines elektrischen Kollektormotors, der mit Wechselstrom mittels mindestens einer gesteuerten Diode gespeist' wird, deren Zündzeitpunkt durch einen Steuerkreis bestimmt ist, welcher aus mindestens einem in Reihen mit einem Regelwiderstand geschalteten Kondensator besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündelektrode (m) der gesteuerten Diode (T) mit dem gemeinsamen Anschlusspunkt des
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    Regelwiderstandes (R2) und des Kondensators (Cl) verbunden ist, wobei mindestens eine Diode (Dl) und ein zusätzlicher Widerstand (Rl) derart angeschlossen sind, dass verschiedene Zeitkonstante während den zwei Polwechseti der Speisespannung erzielt werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet , dass die Diode (Dl) in Reihen mit der gesteuerten Diode (T) geschaltet ist. so dass letztere (T) gegen umgekehrte Ueberspannungen geschützt wird.
  3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennze lehnet , dass zwischen den Anschlussklemmen (a, b) der Stromquelle folgende Elemente in Reihen geschaltet sind: der Motor (M), der Kondensator (Cl), der Regelwiderstand (R2) und die Diode (Dl), wobei die zwei letzteren Elemente (Dl und R2) durch einen anderen Widerstand (Rl) überbrückt sind.
  4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass sie aus einem Nebenkreis (RJ, R4, R5, R6, C2, D4) besteht, welcher die Aufladebedingungen des Kondensators (Cl) durch den Anschluss an einer von den Laufbedingungen abhängigen
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    Spannung verändert.
  5. 5· Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen in Reihen mit dem Motor (M) geschalteten Widerstand (R6) und durch eine Gleichrichterschaltung (D4, R5, C2), die eine Gleichspannung liefert, welche proportional ist zu dem an den Klemmen des genannten Widerstandes (R6) entstehenden Spannungsabfallswährend der Uebertragungszeit der gesteuerten Diode (T), wobei der Kondensator (Cl) an diese Spannung gelegt wird.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündelektrode (m) der gesteuerten Diode (T) unmittelbar mit einer Anschlussklemme des Kondensators (Cl) verbunden ist.
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