DE1588568C

DE1588568C - Arrangement for controlling the speed or the direction of rotation and the speed of a direct current or universal current motor fed via controllable semiconductors from an alternating current source

Info

Publication number: DE1588568C
Authority: DE
Inventors: John Clifford Warwick R I Thoresen (V St A)
Original assignee: The New York Air Brake Co , New York, NY (VStA)
Publication date: 1972-04-06

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung ■ Stromkreis einen Vollwegbrückengleichrichter entzur Steuerung der Drehzahl oder der Drehrichtung halten, der mit zwei Dioden und zwei steuerbaren und der Drehzahl eines über steuerbare Halbleiter Halbleitern versehen ist, deren Steuerelektroden an aus einer Wechselstromquelle gespeisten Gleichstrom- je eine Sekundärwicklung eines mit seiner Primäroder Allstrommotors in Abhängigkeit von der Größe 5 wicklung im Stromkreis des Halbleitertriggeroder vom Vorzeichen und von der Größe elements liegenden Impulstransformators angeschloseiner Steuergleichspannung mit einem Halbleiter- sen sind.The invention relates to an arrangement ■ circuit entzur a full-wave bridge rectifier Keep control of the speed or the direction of rotation with two diodes and two controllable ones and the speed of a controllable semiconductor semiconductors is provided whose control electrodes Direct current fed from an alternating current source - one secondary winding each with its primary or All-current motor depending on the size 5 winding in the circuit of the semiconductor trigger or from the sign and the size of the elements lying impulse transformer connected DC control voltage with a semiconductor are.

triggerelement zum Steuern der steuerbaren Halb- Die Drehzahl des Motors, der von einer derartigentrigger element for controlling the controllable half-speed of the motor driven by such a

leiter, einem Zeitglied zum Steuern des Zündwinkels Anordnung gesteuert wird, verhält sich im gesamten des Halbleitertriggerelements und mit einem Impuls- io zur Verfügung stehenden Bereich der Steuergleichformer zum Speisen des Zeitgliedes mit zur Wechsel- spannung proportional zu dieser Spannung. Die spannung synchronen Spannungsimpulsen. in vielen Fällen ungünstig tote Zone ist bei derHead, a timing element for controlling the ignition angle arrangement is controlled, behaves throughout of the semiconductor trigger element and with a pulse io available area of the control equalizer to feed the timing element with the alternating voltage proportional to this voltage. the voltage synchronous voltage pulses. in many cases, the dead zone is unfavorable

Bei einer bekannten Steueranordnung dieser Art erfindungsgemäßen Steueranordnung nicht vorwird ein Gleichstromreihenschlußmotor durch An- handen.In a known control arrangement of this type, the control arrangement according to the invention does not appear a direct current series motor by hand.

legen einer Steuergleichspannung an einen Steuerein- is Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den gang in Betrieb gesetzt (Control Engineering, März Zeichnungen dargestellt; es zeigt
1964, S. 76). Die Drehrichtung hängt vom Vor- Fig. 1 ein Schaltbild der eingangs genannten be-apply a DC control voltage to a control unit. Embodiments of the invention are put into operation (Control Engineering, March drawings shown; it shows
1964, p. 76). The direction of rotation depends on the Fig. 1 a circuit diagram of the aforementioned be

zeichen der Steuergleichspannung ab, und die Dreh- kannten Steueranordnung, von der die Erfindung zahl wird vom Wert dieser Spannung bestimmt. ausgeht,signs of the DC control voltage, and the rotary control arrangement from which the invention number is determined by the value of this voltage. goes out

Eingehende Untersuchungen dieser Steueranord- 20 F i g. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform der nung haben jedoch gezeigt, daß sie einen entschei- Erfindung,Detailed investigations of this control arrangement 20 F i g. FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of FIG However, they have shown that they are a decisive

denden Nachteil aufweist, der darin besteht, daß der F i g. 3 eine Abwandlung der Ausführungsformhas the disadvantage that the F i g. 3 shows a modification of the embodiment

Motor nur während eines verhältnismäßig kleinen Be- nach F i g. 2 undEngine only during a relatively small loading according to FIG. 2 and

reichs der zur Verfügung stehenden Steuergleichspan- F i g. 4 eine Abwandlung der Ausführungsformenrange of available control DC voltages. 4 shows a modification of the embodiments

nung in Betrieb gesetzt wird, denn diese Steueran- 35 nach F i g. 2 und 3.tion is put into operation, because this Steueran- 35 according to FIG. 2 and 3.

Ordnung besitzt eine sehr große tote Zone. Wenn Die in F i g. 1 dargestellte bekannte Drehzahlbeispielsweise eine Steuergleichspannung im Bereich steueranordnung enthält einen Gleichstromreihenvon + 6 V zur Verfügung steht, dann beginnt der schlußmotor, dessen Ankerwicklung 11 und Feld-Motor sich erst zu drehen, wenn die Steuergleich- wicklung 12 in Reihe mit einem Triac 13, also einem Spannung+5 V in der einen Richtung oder — 5 V 30 steuerbaren Halbleiter, zwischen zwei Wechselstromin der anderen Richtung überschritten hat. In den leitungen L₁ und L₂ geschaltet sind. Die Ankerwickkleinen Bereichen von +5V bis +6V und von lung 11 ist an die Ausgangsanschlüsse eines Vollweg-— 5 V bis —6 V ändert der Motor dann seine Dreh- brückengleichrichters 14 derart angeschlossen, daß zahl von 0 bis zur Höchstdrehzahl. Man erkennt ohne sich seine Stromrichtung bei Änderung der Polarität weiteres, daß dies keineswegs ein proportionales 35 der Wechselstromleitungen L₁ -und L₂ nicht ändert; Verhalten ist, wie es in vielen Anwendungsfällen in der mit der Wechselstromleitung L₁ unmittelbar erwünscht ist. Dieses ungünstige Verhalten konnte verbundenen Feldwicklung 12 hingegen ändert sich durch Verändern irgendwelcher elektrischer Para- mit der Polarität auch die Stromrichtung. Diese meter nicht verbessert werden. · Schaltanordnung erlaubt die Umkehrung der Dreh-Order has a very large dead zone. If the in F i g. 1 shown known speed, for example, a control DC voltage in the control arrangement contains a DC series of + 6 V is available, then the circuit motor, its armature winding 11 and field motor only begins to rotate when the control DC winding 12 in series with a triac 13, so a voltage has exceeded + 5 V in one direction or - 5 V 30 controllable semiconductor, between two alternating currents in the other direction. In the lines L ₁ and L _{2 are} connected. The armature winding small areas from + 5V to + 6V and from 11 is connected to the output terminals of a full-wave - 5 V to - 6 V, the motor then changes its rotary bridge rectifier 14 in such a way that the number is from 0 to maximum speed. One recognizes without changing the direction of the current when the polarity is changed that this does not change a proportional 35 of the alternating current lines L ₁ and L ₂ ; Behavior is as it is directly desired in many applications with the AC line L _1. This unfavorable behavior could, however, change the connected field winding 12 by changing any electrical parameters with the polarity and the direction of the current. These meters cannot be improved. Switching arrangement allows the reversal of the rotation

Es sind auch Steueranordnungen bekannt (franzö- 40 richtung. Der Triac 13 wird von einem statischen in sische Patentschrift 1 358 654, belgische Patentschrift zwei Richtungen triggerbaren Halbleitertriggerele-646501, USA.-Patentsc'hrift 3 171 074), bei denen ment in Gestalt eines Diacs 15 gesteuert, welcher in die Drehzahl eines über einen Thyristor aus einer entgegengesetzten Richtungen von Pulsen gezündet Wechselstromquelle gespeisten Gleichstromreihen- werden kann, die von einem Zeitglied 16 geliefert schlußmotors durch Einstellen eines im Steuerstrom- 45 werden. Dieses Zeitglied erhält eine Netzsynchronikreis des Thyristors befindlichen Stellwiderstandes sationsspannung von einem Impulsformer 17, der verändert werden kann. Im Steuerstromkreis ist auch über einen Widerstand 18 zwischen die Wechseljeweils ein Spannungskonstanthalter vorgesehen. Mit stromleitungen L₁ und L₂ geschaltet ist und unter diesen bekannten Anordnungen sollen ein großer anderem einen Kondensator 17 a enthält und dessen Drehzahlbereich und eine gute Stabilität der einge- 50 Ausgangsspannung die Form einer gekappten Sinusstellten Drehzahl erreicht werden. Eine Steuerung welle hat.Control arrangements are also known (French direction. The triac 13 is controlled by a static semiconductor trigger element 646501, USA.-Patentsc'hrift 3 171 074) which can be triggered in two directions a diac 15 controlled, which can be controlled in the speed of a thyristor ignited from an opposite direction of alternating current source of pulses fed direct current series, which are supplied by a timing element 16 by setting a control current 45. This timing element receives a network synchronizing circuit of the thyristor located variable resistor sationss Voltage from a pulse shaper 17, which can be changed. A voltage stabilizer is also provided in the control circuit via a resistor 18 between the changes. With power lines L ₁ and L _{2 is} connected and among these known arrangements a large other should contain a capacitor 17 a and its speed range and good stability of the output voltage in the form of a trimmed sine speed can be achieved. Has a control shaft.

der Drehzahl mittels einer von außen zugeführten Die Steueranordnung umfaßt drei veränderbarethe speed by means of an externally supplied control arrangement comprises three variable

Steuergleichspannung ist nicht vorgesehen. - Widerstände 19, 21 und 22, welche zur EinstellungDC control voltage is not provided. - Resistors 19, 21 and 22, which are used for adjustment

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine der Betriebscharakteristik benutzt werden. Der ■ Anordnung der eingangs angegebenen Art, zu schaf- 55 Widerstand 19, welcher den Widerstandsteil des als fen, die den Motor "proportional zur Steuergleich- i?C-Glied ausgebildeten Zeitglieds 16 darstellt, dient spannung ohne tote Zone steuert. zur Verstärkungskontrolle. Der Widerstand 21 dientThe invention is based on the object of using one of the operating characteristics. the ■ Arrangement of the type specified at the outset, to create 55 resistor 19, which is the resistance part of the as fen, which represents the motor "proportional to the timing element 16 formed in accordance with the control equation", is used voltage controls without dead zone. for gain control. The resistor 21 is used

Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt diese Anord- zur Einstellung des Unempfindlichkeitsbereiches, innung erfindungsgemäß einen Spannungskonstant- dem er die Amplitude der Ausgangsspannung des halter, an den der Impulsformer angeschlossen ist, 60 Impulsformers 17 verändert. Er ist derart eingestellt, und ein zwischen dem Impulsformer und dem Zeit- daß bei Abwesenheit eines Eingangssignals die Ausglied liegendes, die Steuergleichspannung aufnehmen- gangsspannung das Zeitglied 16 veranlaßt, den Diac des Steuerglied. , 15 am Ende einer jeden positiven und negativenTo solve this problem, this arrangement has a guideline for setting the insensitivity range according to the invention a voltage constant which he the amplitude of the output voltage of the holder to which the pulse shaper is connected, 60 pulse shaper 17 changed. He's so set and a between the pulse shaper and the time that in the absence of an input signal the output lying, the control DC voltage take-up output voltage causes the timing element 16 to switch the diac of the control element. , 15 at the end of each positive and negative

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, Halbwelle zu zünden. Wie noch näher erklärt wird, daß das Steuerglied aus einem Widerstand besteht 65 verursacht dies ein »Zittern« des Motors, d. h., der oder auch daß der Spannungskonstanthalter über Motor versucht bei aufeinanderfolgenden Halbwellen einen Abwärtstransformator an die Wechselstrom- der Wechselstromenergie, sich in entgegengesetzten quelle abgeschlossen ist. Schließlich kann der'Anker- Richtungen zu drehen. Der Widerstand 22 dient nor-In an embodiment of the invention it is provided to ignite half-wave. As will be explained in more detail, that the control element consists of a resistor 65 causes a "tremor" of the motor, i. h., the or that the voltage stabilizer tries to use the motor for successive half-waves a step-down transformer to the alternating current- the alternating current energy, turning itself into opposite source is complete. Finally, the 'anchor' directions can turn. The resistor 22 is used

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malerweise zur Ausgleichssteuerung, welche dazu be- den erzeugten Impulsen entgegengesetzter Polarität nutzt wird, um die Amplituden der positiven und entgegen und schließt die Zündung des Diac 15 negativen Anteile der Ausgangsspannung des Im- während der anderen Halbwelle der Wechselspanpulsformers 17 einander anzugleichen. Obwohl nung aus.sometimes for equalization control, which causes the generated pulses of opposite polarity uses is to the amplitudes of the positive and opposite and closes the ignition of the diac 15 negative components of the output voltage of the pulse generator during the other half-wave 17 to align with each other. Though out.

jedem der drei Widerstände eine bestimmte Wirkungs- 5 Da der Motor nun Stromimpulse nur während weise zugewiesen ist, ist es selbstverständlich, daß einer Halbwelle erhält, dreht er sich ununterbrochen sie sich bis zu einem gewissen Grad gegenseitig be- in einer Richtung. Eine Umkehr der Drehrichtung einflussen. wird durch eine Umkehr der Polarität der Eingangs-Wenn die Anordnung gemäß Fig. 1 in Betrieb gleichspannung erzielt.each of the three resistors has a certain effect 5 Since the motor now current pulses only during wisely assigned, it goes without saying that a half-wave receives, it rotates continuously they are mutually in one direction to some extent. A reversal of the direction of rotation influence. is achieved by reversing the polarity of the input When the arrangement of FIG. 1 in operation DC voltage.

genommen wird, werden die Wechselstromleitun- io Die Drehzahl des Motors kann durch das Vers>en L₁ und L., mit einer Wechselstromquelle ver- ändern des Betrags der Eingangsgleichspannung und bunden und die Widerstände 19, 21 und 22, wie damit durch das Verschieben des Zündzeitpunktes oben angegeben, der gewünschten Steuerwirkung ent- des Diacs 15 während der wirksamen Halbwelle versprechend eingestellt. Während der in bezug auf die ändert werden. Die- Erfahrungen mit der bekannten Leitung L., in der Leitung L₁ anliegenden positiven 15 Steueranordnung gemäß F i g. 1 haben gezeigt, daß Halbwelle" wird vom-Impulsformer 17 aus ein posi- sie einen sehr großen Unempfindlichkeitsbereich auftiver Impuls dem Zeitglied 16 zugeführt, wodurch weist, der eine proportionale Steuercharakteristik ausdie Ladung des zum Zeitglied 16 gehörenden Kon- schließt. Die in F i g. 1 dargestellte Steueranordnung densators 23 fortschreitend zunimmt. Sobald die Kon- ist für eine Steuergleichspannung von ± 6 V ausgedensatorspannung die Durchbruchspannung des 20 legt und hat dabei einen Unempfindlichkeitsbereich Diacs 15 übersteigt, entlädt sich der Kondensator 23 von ungefähr 10 V. Das bedeutet für jede Drehrichmit einem kurzzeitigen positiven Impuls hohen Stro- tung, daß der Motor steht, solange die Steuergleichmes auf die Torelektrode des Triacs 13 und macht die- spannung von 0 auf 5 V ansteigt, und erst auf Nennsen leitend. Es kann nun ein Strom von der Wechsel- drehzahl beschleunigt wird, sobald die Steuergleichstromleitung L₁ durch die Feldwicklung 12, die Diode 35 spannung über 5 V hinaus um ein oder mehr Volt 14 a, die Ankerwicklung 11, die Diode 14 b und den ansteigt. Wegen dieser Betriebscharakteristik ist die Triac 13 zur Wechselstromleitung L., fließen. Da der Steueranordnung für Stell- oder Regelsysteme nicht Diac 15 infolge der Abwesenheit einer Eingangsspan- zufriedenstellend, und wider Erwarten kann der Mannung am Widerstand 18 erst zu einem sehr spaten gel an Proportionalität weder durch das VerZeitpunkt der Halbwelle zündet, ist die Dauer des 30 großem des Eingangsstromes, was selbst im Falle Stromes durch den Motor sehr kurz, so daß sich der der Lösung des Problems unerwünscht ist, noch durch Motor gerade in dem Augenblick zu drehen beginnt, Vergrößern des Wertes des Widerstandes 18 beseitigt in dem sich die Polarität der Wechselstromleitun- werden.The speed of the motor can be changed by the verses L ₁ and L., with an alternating current source changing the amount of the input DC voltage and tied and the resistors 19, 21 and 22, as thus by shifting of the ignition point indicated above, the desired control effect or the diacs 15 set promisingly during the effective half-wave. During the changes to be made in terms of. The experience with the known line L., _{positive control arrangement in line L 1} according to FIG. 1 have shown that half-wave "is fed from the pulse shaper 17 from a positive pulse with a very large insensitivity range to the timing element 16, which indicates a proportional control characteristic from the charge of the timing element 16 belonging to. The in F i 1. As soon as the con-is for a DC control voltage of ± 6 V extensator voltage sets the breakdown voltage of the 20 and has exceeded a dead band Diacs 15, the capacitor 23 discharges of approximately 10 V. This means for every rotation with a brief positive pulse of high current, so that the motor stands still as long as the control signal on the gate electrode of the triac 13 and makes the voltage rise from 0 to 5 V, and only conductive at nominal value Alternating speed is accelerated as soon as the control direct current line L ₁ through the field winding 12, the diode 35 spa Nomination above 5 V by one or more volts 14 a, the armature winding 11, the diode 14 b and the increases. Because of this operating characteristic, the triac 13 to the alternating current line L. is allowed to flow. Since the control arrangement for actuating or regulating systems does not diac 15 satisfactorily due to the absence of an input voltage, and contrary to expectations, the man at the resistor 18 can only ignite the timing of the half-wave to a very late degree of proportionality, the duration of the 30 is large of the input current, which even in the case of current through the motor is very short, so that the solution to the problem is undesirable, the motor starts to rotate just at the moment when increasing the value of the resistor 18 eliminates the polarity of the AC line - will.

gen L₁ und L., wieder ändert. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß Während der negativen Halbwelle legt der Im- 35 die Drehzahl und die Drehrichtung des Motors gepulsformer 17 einen negativen Impuls an das Zeit- maß F i g. 1 auch durch Verstellen des Abgriffs des glied 16, der eine negative Aufladung des Konden- Widerstands 22 verändert werden,
sators 23 verursacht. Sobald die Kondensatorspan- Versuche mit der bekannten Steueranordnung genung die Durchbruchsspannung des Diacs 15 über- maß F i g. 1 haben auch gezeigt, daß die einer gesteigt, gibt der Diac 15 einen negativen Impuls an den .40 wohnlichen Wechselstromquelle anhaftenden Span-Triac 13, der den Triac leitend macht. Nun fließt ein nungsschwankungen die Wirkungsweise der Steueran-Strom von der Wechselstromleitung L., durch den Ordnung nachteilig beeinflussen. Dies ist deshalb der Triac 13, die Diode 14 c, die Ankerwicklung 11, die Fall, weil die Spannungsschwankungen das AusDiode 14 und die Feldwicklung 12 zur Wechsel- gangssignal des Impulsformers 17 verändern und stromleitung L₁. Wie im Falle der positiven Halbwelle 45 dadurch das Zeitglied 16 veranlassen, den Zündwinzündet der Diac 15 infolge der Abwesenheit eines kel des Diac 15 zu verändern. Deshalb ist es unmög-Eingangssignals ebenfalls erst zu einem späten Zeit- Hch, das »Zitter«-Verhalten des Motors genau zu punkt der Halbwelle, und der Motor beginnt gerade erzielen oder eine feststehende Beziehung zwischen in dem Augenblick zu laufen, in dem sich die Polari- dem Betrag des Eingangssignals und der Betriebstät der Wechselstromleitungen wiederum ändert. In 5° weise des Motors herzustellen,
diesem Fall jedoch versucht sich der Motor in ent- Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform der gegengesetzter Richtung zu drehen, da die Richtung Erfindung gleicht der Steueranordnung nach F i g. 1 des Stromes durch die Feldwicklung 12 in bezug auf bis auf zwei wichtige Unterschiede. Der erste Unterdie Richtung des Stromes durch die Ankerwicklung schied ergibt sich aus dem Vorhandensein eines Span-11 umgekehrt war. Die Neigung des Motors, sich in 55 nungskonstanthalters η Form zweier Zenerdioden 24 den aufeinanderfolgenden Halbwellen in entgegen- und eines Strombegrenzungswiderstandes 24 a, welche gesetzten Richtungen zu drehen, überwindet die sta- zwischen die Wechselstromleitungen L₁ und L₃ getische Reibung und hält so lange an, wie kein Ein- schaltet sind und innerhalb Grenzen dazu dienen, gangssignal am Widerstand 18 vorhanden ist. die Ausgangsspannung des Impulsformers 17 von Durch das Anlegen einer Gleichspannung an den 60 Spannungsschwankungen der Wechselstromquelle unWiderstand 18 kann der Motor in eine bestimmte abhängig zu machen. Da der Spannungskonstanthai-Drehrichtung gesteuert werden. Entsprechend der ter auf Grund seiner Eigenschaften die Ausgangs-Polaritätsabhängigkeit erzwingt diese Eingangsspan- spannung des Impulsformers 17 formt, kann auf den nung vom Impulsformer 17 erzeugte Impulse einer Kondensator 17a verzichtet werden, welcher diese bestimmten Polarität und veranlaßt das Zweitglied 16, 65 Aufgabe bei der Steueranordnung gemäß F i g. 1 hat. den Diac 15 zu einem frühen Zeitpunkt während Der zweite Unterschied betrifft die Stelle, an welcher einer bestimmten Halbwelle der Wechselspannung die Steuergleichspannung angelegt wird. Bei der zu zünden. Gleichzeitig wirkt die Eingangsspannung Steueranordnung nach F i g. 2 wird die Steuergleich-gen L ₁ and L., changes again. For the sake of completeness, it should also be mentioned that during the negative half-wave the pulse generator 17 applies a negative pulse to the time measure F i g. 1 can also be changed by adjusting the tap of the member 16, which negatively charges the condenser resistor 22,
sators 23 caused. As soon as the capacitor voltage tests with the known control arrangement suffice, the breakdown voltage of the diac 15 exceeded F i g. 1 have also shown that the one increased, the diac 15 gives a negative pulse to the .40 homely AC source clinging span triac 13, which makes the triac conductive. Now a voltage fluctuations flow the operation of the control current from the AC line L., adversely affect the order. This is the case with the triac 13, the diode 14c, the armature winding 11, because the voltage fluctuations change the off diode 14 and the field winding 12 to the AC signal of the pulse shaper 17 and power line L ₁ . As in the case of the positive half-wave 45 thereby causing the timing element 16 to change the ignition of the diac 15 due to the absence of a kel of the diac 15. Therefore, it is also impossible to get the input signal at a late point in time, the "trembling" behavior of the motor precisely at the point of the half-wave, and the motor is just beginning to achieve or a fixed relationship between at the moment in which the The polarity of the input signal and the operation of the AC power lines change. To be made in 5 ° way of the engine,
In this case, however, the engine tries to develop in the FIG. 2 to rotate in the opposite direction, since the direction of the invention is similar to the control arrangement according to FIG. 1 of the current through the field winding 12 with respect to but two important differences. The first subdivision of the direction of current through the armature winding arises from the presence of a span-11 was reversed. The tendency of the motor to rotate in the form of two Zener diodes 24 in the form of two Zener diodes 24 in opposite directions and a current limiting resistor 24 a, which set directions, overcomes the static friction between the alternating current lines L ₁ and L ₃ and lasts as long on how not switched on and, within limits, serve to ensure that the output signal at the resistor 18 is present. the output voltage of the pulse shaper 17 by applying a direct voltage to the 60 voltage fluctuations of the alternating current source unResistance 18 can make the motor in a certain dependent. Since the voltage constant shark direction of rotation can be controlled. According to the fact that due to its properties the output polarity dependency forces this input voltage of the pulse shaper 17 forms, the voltage generated by the pulse shaper 17 pulses of a capacitor 17a can be dispensed with, which this specific polarity and causes the second member 16, 65 task in the Control arrangement according to FIG. 1 has. the diac 15 at an early point in time during the The second difference relates to the point at which a certain half-wave of the AC voltage the control DC voltage is applied. When to ignite. At the same time, the input voltage control arrangement acts according to FIG. 2 the tax equivalency

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spannung unmittelbar vor dem Zeitglied 16 mit Hilfe kann, z. B. durch bidirektionale Siliziumschalter; eines Widerstands 18' eingeführt, der in der Leitung auch kann der Triac durch zwei antiparallelgeschal-25 angeordnet ist. die den Widerstand 19 des RC- tete Thyristoren ersetzt werden, die von einem Im-.Gliedes mit dem Abgriff des Widerstands 22 des Im- pulstransformator aus gesteuert werden. Diese Mögpulsformers 17 verbindet. Diese Änderung erlaubt die 5 lichkeit ist in Fig. 3 dargestellt, aus der entnommen Verwendung eines viel größeren Eingangswiderstands werden kann, daß die beiden steuerbaren Halbleiter bei einer Steueranordnung, deren übrige Bauelemente 27 und 28 in den Vollwegbrückengleichrichter 14 die gleichen Werte wie in der Anordnung nach aufgenommen wurden und daß auf diese Weise zwei F i g."l besitzen. Dadurch wird ein proportionales der Dioden, die vorher in dieser Gleichrichterbrücken-Verhalten zwischen der Motordrehzahl und der io schaltung Verwendung fanden, weggelassen werden Stciiergleichspannung ermöglicht. können. Die steuerbaren Halbleiter 27 und 28 werden An den Widerstand 18' der Steueranordnung nach jeweils entweder von der positiven oder der nega-F i g. 2 kann eine Steuergleichspannung zeitlich ver- tiven Halbwolle von Impulsen gesteuert, die in Sekunschicdenartiger Signalform angelegt werden. In allen därwicklungen eines Impulsstransformators 29 er-Fällcn muß" die Steuergleichspannung jedoch eine 15 zeugt werden. Die Primärwicklung dieses Transforcntgegcngesetzte Änderung der Amplituden der posi- mators liegt in Reihe mit dem Diac 15.
tiven und der negativen Anteile der Ausgangsspan- Obwohl die Steueranordnungen gemäß F i g. 2 nung bewirken, die vom Impulsformer 17 geliefert und 3 das gewünschte proportionale Steuerverhalten wird. Mit dem Ansteigen des Betrags der angelegten erreichen, haben sie einen schlechten Wirkungsgrad Steuergleichspannung in einer Richtung zündet das 20 und erzeugen eine beträchtliche Menge Wärme. Dies Zeitglied 16 den Diac 15 bei zunehmend früheren ist der Fall, weil der Impulsformer 17 und der Span-Zeitpunkten der positiven Halbwelle der speisenden nungskonstanthalter 24, 24a einerseits auf einem Wechselspannung und unterdrückt das Zünden des verhältnismäßig hohen Spannungsniveau arbeiten, Diacs völlig bei der negativen Halbwelle, wenn der und zwar auf einem höheren als der zum Zünden Abgriff am Widerstand^ derart eingestellt ist, daß 25 des Diacs 15 erforderlichen Spannung entspricht, und der Impulsformer 17 eine symmetrische Ausgangs- andererseits die Spannungsreduzierung ausschließspannung liefert. Daraus ergibt sich, daß der Motor lieh über Widerstände erfolgt. Die Verlustleistung in in einer Richtung mit fortlaufend zunehmender Dreh- diesen Teilen der Steueranordnung ist so groß, daß zahl läuft. Wenn der Betrag der Steuergleichspannung für die Widerstände 21, 31 und 24a und die Zenerin entgegengesetzter Richtung anwächst, zündet der 30 dioden 24 Ausführungen für größere Leistung benutzt Diac 15 bei zunehmend früheren Zeitpunkten der werden müssen. Dieser Nachteil wird durch eine negativen Halbwelle und zündet überhaupt nicht bevorzugte Ausführungsform gemäß F i g. 4 beseitigt, während der positiven Halbwelle. In diesem Fall bei welcher ein Abwärtstransformator 32 verwendet dreht sich der Motor mit zunehmend ansteigender wird, um die an den Spannungskonstanthalter 33 und Drehzahl in entgegengesetzter Richtung. 35 den Impulsgenerator 17 angelegte Spannung zu redu-voltage can be used immediately before the timer 16, for. B. by bidirectional silicon switches; a resistor 18 'introduced, which can also be arranged in the line, the triac by two antiparallel-25 connected. which replace the resistor 19 of the RC thyristors, which are controlled by an IM element with the tap on the resistor 22 of the pulse transformer. This Mögpulsformers 17 connects. This change allows the 5 possibility is shown in Fig. 3, from the use of a much larger input resistance it can be seen that the two controllable semiconductors in a control arrangement whose other components 27 and 28 in the full-wave bridge rectifier 14 have the same values as in the arrangement after were recorded and that in this way two figs. "l have. As a result, a proportional of the diodes, which were previously used in this rectifier bridge behavior between the motor speed and the io circuit, can be omitted Semiconductors 27 and 28 are connected to the resistor 18 'of the control arrangement according to either the positive or the negative figure Pulse transformer 29 er-Fällcn must "the control span However, a 15 can be produced. The primary winding of this transformation-opposed change in the amplitudes of the positive is in series with the diac 15.
tiven and the negative components of the output voltage Although the control arrangements according to F i g. 2 cause the voltage supplied by the pulse shaper 17 and 3 the desired proportional control behavior. With the increase in the amount of power applied, they have poor unidirectional control DC voltage, igniting the 20 and generating a considerable amount of heat. This timing element 16 the diac 15 at increasingly earlier is the case, because the pulse shaper 17 and the span times of the positive half-wave of the feeding voltage stabilizers 24, 24a on the one hand on an alternating voltage and suppresses the ignition of the relatively high voltage level, Diacs work entirely on the negative Half-wave, when the and that is set to a higher than the ignition tap on the resistor ^ in such a way that 25 of the diac 15 corresponds to the voltage required, and the pulse shaper 17 provides a symmetrical output - on the other hand, the voltage reduction exclusion voltage. It follows that the motor is borrowed via resistors. The power loss in one direction with continuously increasing rotation of these parts of the control arrangement is so great that number runs. If the amount of the DC control voltage for the resistors 21, 31 and 24a and the Zenerin increases in the opposite direction, the 30 diodes ignite 24 versions for greater power Diac 15 must be used at increasingly earlier times. This disadvantage is caused by a negative half-wave and does not ignite the preferred embodiment according to FIG. 4 eliminated during the positive half-wave. In this case, in which a step-down transformer 32 is used, the motor rotates with increasing increases, around the voltage stabilizer 33 and the speed in the opposite direction. 35 to reduce the voltage applied to the pulse generator 17

Wcnn der Abgriff am Widerstand 22 derart einge- zieren. Bei dann niedrigerem Leistungsniveau werstellt ist. daß eine unsymmetrische Ausgangsspannung denc keine Wärmeableitungen benötigt, und die des Impulsformers 17' bewirkt wird, kann eine Dreh- Spannungskonstanthaltung kann mit dem Spannungsrichlumisumkehr ohne die Umkehr der Polarität der konstanthalter 33 erfolgen, der eine einzige Zener-Steuergleichspannung verwirklicht werden. In diesem 40 diode 34 und einen Strombegrenzungswiderstand 24a' Fall bleibt der Motor im Ruhezustand oder zittert, " kleiner Leistung enthält. Außerdem haben auch die solange die Steuergleichspannung so groß ist, daß die Widerstände 31 und 21 im Impulsgenerator 17 klei-Amplituden der positiven und der negativen an das ncre Leistung. Dadurch wird eine beachtliche Ver-Zeitglied 16 angelegten Spannungsteile gleichgemacht minderung des Leistungsverbrauchs und der Wärmewird. Mit dem Ansteigen der Steuergleichspannung 45 entwicklung bei besserer Spannungskonstanthaltung, bis zu dieser Größe oder bei einer von dieser Größe geringeren Herstellungskosten und einer Verkleiausgehenden Verkleinerung der Steuergleichspannung nerung der geometrischen Größe der Bauelemente wird der Zündwinkel des Diacs 15 bei der positiven erzielt. Obwohl der Impulsformer 17 einen zusätzoderder negativen Halbwelle zunehmend, beziehungs- liehen Widerstand 35 enthält, welcher dazu dient, weise im umgekehrten Sinne geändert, und deshalb 5° die Ausgangsspannung auf ein für den Betrieb des beschleunigt sich der Motor in der einen oder der Diacs 15 erforderliches Niveau anzuheben, werden anderen der beiden Drehrichtungen. durch die Einführung dieses Bauelements offensicht-If the tap on the resistor 22 is adorned in this way. If the performance level is then lower, it will be produced is. that an unbalanced output voltage denc requires no heat dissipation, and the of the pulse shaper 17 'is effected, the voltage can be kept constant with the voltage reversal without reversing the polarity of the constant holder 33, the single Zener DC control voltage be realized. In this 40 diode 34 and a current limiting resistor 24a ' In case the engine stays idle or shakes, "contains less power. Also have the as long as the DC control voltage is so great that the resistors 31 and 21 in the pulse generator 17 have small amplitudes the positive and the negative to the ncre performance. This becomes a considerable ver-timer 16 applied voltage parts equalized reduction of power consumption and heat is. With the increase in the DC control voltage 45 development with better voltage stabilization, up to this size or with a lower manufacturing cost of this size and a cladding starting point Reduction of the DC control voltage reduction of the geometric size of the components the ignition angle of the diac 15 is achieved with the positive one. Although the pulse shaper 17 has an additional or the negative half-wave increasing, relational resistance 35 contains, which is used to wise changed in the opposite sense, and therefore 5 ° the output voltage to one for the operation of the If the engine accelerates in one or the Diacs 15 to raise the required level, will other of the two directions of rotation. due to the introduction of this component

F.ine Rechleckwclle stellt zwar die ideale Form lieh die wesentlichen Vorteile der Ausführungsform für die Ausgangsspannting des Impulsformers 17 für nach Fig. 4 nicht beeinträchtigt,
den Fall der Drehrichtungsumkehrsteuerung dar, 55 Die beschriebene Steueranordnung kann sehr vordoch kann auch jede andere Form, deren positive und teilhaft in all den Fällen angewendet werden, wo entnegative Anteile einander gleich sind, verwendet weder die Drehzahl eines kontinuierlich laufenden werden. Im Falle einer nur in einer Drehrichtung Motors oder die Lage eines intermittierend laufenwirksamen Steueranordnung kann der Impulsformer den Motors gesteuert werden soll. Sie ist besonders 17 nur Nelzsynchronisierimpulse positiver oder nega- 60 nützlich, um in einem Lagerrcgelsystem, bei dem eine tiver Polarität liefern. Bei einer derartigen Sleueran- Art proportionales Drchzahlverhalten erforderlich ist, Ordnung brauchen sowohl der Diac 15 als auch der das Lageregelelcmcnt einzustellen, z. B. mit propor-Triac 13 nicht in beiden Richtungen wirksam zu sein; tional gleitender Drehzahl. Bei diesen Lagercgelnuch auf den Vollwegbrückengleichrichter 14 kann systemen sollte der Stromkreis des Motors Endschaldann verzichtet werden. 65 ter enthalten, weiche den Strom durch den MotorAlthough a rectangular shape represents the ideal shape, the essential advantages of the embodiment for the output voltage of the pulse shaper 17 for according to FIG. 4 are not impaired,
represents the case of the direction of rotation reversal control, 55 The control arrangement described can be used very well, but any other form, the positive and partial of which can be used in all cases where negative components are equal to one another, neither the speed of a continuously running one can be used. In the case of a control arrangement that operates in only one direction of rotation or the position of an intermittently running control arrangement, the pulse shaper can be used to control the motor. It is particularly useful in 17 only fur synchronization pulses positive or negative 60 in order to provide a bearing lock system in which a tive polarity is provided. With such a Sleueran-type proportional Drch number behavior is required, both the diac 15 and the position control need to set order, z. B. not to be effective in both directions with propor-Triac 13; tional sliding speed. With these bearings, the full-wave bridge rectifier 14 can also be used, should the circuit of the motor Endschald then be dispensed with. 65 ter included, soft the current through the motor

I-s ist außerdem offensichtlich, daß der Diac bei unterbrechen, wenn das Lagcrcgelelement eineI-s is also evident that the diac will break when the Lagkrcgelelement a

der in beiden Drehrichtungen wirksamen Ausführung Grenzlage in einer der beiden Bewegungsrichtungenthe version effective in both directions of rotation limit position in one of the two directions of movement

durch andere TriggereinriehUingen ersetzt werden erreicht.can be replaced by other trigger devices.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for controlling the speed or the direction of rotation and the speed of an over Controllable semiconductors from an alternating current source fed direct current or universal current motor depending on the size or the sign and the size of a DC control voltage with a semiconductor trigger element for controlling the controllable semiconductors, a timing element for controlling the firing angle of the semiconductor trigger element and with a pulse shaper to feed the timing element with voltage pulses synchronous to the alternating voltage, characterized by a voltage stabilizer (24, 24a; 24a ', 33) to which the Pulse shaper (17) is connected, and by a between the pulse shaper (17) and the ao

Timing element (16) lying, the control DC voltage receiving control element.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the control member consists of a Resistance (18 ') exists.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage stabilizer (24 a ', 33) connected to the AC power source via a step-down transformer (32) is (Fig. 4).

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the armature circuit contains a full-wave bridge rectifier with two diodes (14a, 14d) and two controllable semiconductors (27, 28) is provided, the control electrodes of which are each connected to a secondary winding a pulse transformer located with its primary winding in the circuit of the semiconductor trigger element (29) are connected (Fig. 3).

1 sheet of drawings 209 615/184