DE1588785C - Einrichtung zur Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl, einschließlich der Kurzschlußbremsung, eines Gleichstrommotors mit magnetischer Erregung konstanter Richtung, dessen Ankerwicklung über einen Hauptthyristor mit Zwangskommutierung an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist und zu dessen Ankerwicklung ein Bremsstromthyristor- mit Zwangskommutierung parallel liegt, wobei der Hauptthyristor und der Bremsstromthyristor in Reihe geschaltet und parallel zur Reihenschaltung eines ersten, synchron zum Bremsstromthyristor zündbaren Hilfsthyristors, eines Ladewiderstandes und eines zweiten, synchron zum Hauptthyristor zündbaren Hilfsthyristors an die Gleichstromquelle angeschlossen und die beiden Verbindungspunkte zwischen dem Ladewiderstand und den Hilfsthyristoren über jeweils einen Löschkondensator mit der der Gleichstromquelle abgekehrten Seite des Hauptthyristors bzw. des Bremsstromthyristors verbunden sind.

Durch eine. derartige Anordnung läßt sich mit einfachen. Mitteln eine betriebssichere und mit sehr kleinen Totzeiten behaftete. Steuerung der Drehzahl eines

ίο Gleichstrommotors erzielen. ■ - -

Die vorliegende Erfindung betrifft eine besondere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes mit der Aufgabe, die darin gekennzeichnete Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Gleichstrommotors

υ auf einfache Weise zur Drehzahlregelung eines solchen Motors anzuwenden, beispielsweise wenn der Motor mit . wechselndem Gegenmoment belastet wird. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste, synchron zum Bremsstromthyristor zündbare Hilfsthyristor zusätzlich über einen Impulsgeber mit einem Soll-Istwert-Vergleicher verbunden ist, dessen Istwerteingang an einen vom Gleichstrommotor angetriebenen Istdrehzahlgeber angeschlossen ist und dessen Sollwerteingang ein der Solldrehzahl entsprechendes Sollwertsignal zugeführt ist.

Es sind zwar Anordnungen, mit Gleichstromstellern in Verbindung mit Drehzahlregel- und -steueraufgaben bekannt (französische Patentschrift · 1,364,402, "deutsche Auslegeschrift 1,149,107); bei diesen wird zur Erzielung eines bestimmten Spannungs- oder Stromwertes unter Verwendung von Leistungsschaltgliedern u.a. ein Hauptthyristor jeweils zu bestimmten Zeitpunkten ein- und wieder ausgeschaltet. Solche Anordnungen geben jedoch keinen Hinweis darauf.

wie die vorgenannte Aufgabe zu lösen ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen möglich, ohne zusätzliche Leistungsschaltglieder durch Beeinflussung nur eines Thyristors, und zwar des an sich dem Bremsstromthyristor zugeordneten, nicht vom Hauptlaststrom durchflossenen ersten Hilfsthyristors auf einfache und' sichere Weise ohne große mechanische und elektrische Zeitkonstanten bei wechselndem Motorgegenmoment jeweils eine konstante Drehzahl einzuhalten.

In der Zeichnung ist in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgejnäßen Einrich-, tung für einen mit veränderlichem Gegenmoment belasteten Gleichstrommotor-Stellantrieb gezeigt, das nachfolgend näher erläutert wird. Solche Stellantriebe werden vorzugsweise bei Schaltwerken elektrischer Triebfahrzeuge verwendet, wobei mit einem Stellmotor eine einzige Schaltwalze mit zwei oder mehr Ganggeschwindigkeiten verstellt wird, beispielsweise in der einen Stellgeschwindigkeit die Stufenschaltung und in deren anderen Stellgeschwindigkeit die Fahr-Brerris-Umschaltung. . .

Der als Stellmotor verwendete Gleichstrommotor kann sowohl im motorischen Betrieb als auch beim Kurzschlußbremsen durch die gezeigten Thyristoren in seiner Drehzahl geregelt werden. Es interessiert hierbei aber nur die Regelung der Drehzahl im motorischen Betrieb, zu deren Zweck im Ankerstromkreis des an eine Gleichspannung anschließbaren, Gleichstrommotors ein Hauptthyristor T_L angeordnet ist. Der für das Kurzschlußbremsen dienende, parallel zum Anker M angeordnete Bremsstromthyristor T_B kann außer acht gelassen werden. Der Hauptthyri-

stör T_L wird synchron mit einem im Löschstromkreis des Bremsstromthyristors T_B angeordneten Hilfsthyristor HT_L gezündet. In an sich bekannter Weise werden den Thyristoren die Zündimpulse in bestimmten Abständen zugeführt, auch im stromdurchlässigen Zustand der besagten Schaltgeräte. Es ist dabei vorteilhaft, die Abstände der Zündimpulse für den Hauptthyristor T_L im vorlegenden Fall entsprechend einer gewählten, der Solldrehzahl proportionalen Sollspannung in mehr oder' minder großen, jeweils konstanten Abständen zuzuführen.

Sobald durch Zuführen eines Zündimpulses an den Hilfsthyristor HT_B der Löschstromkreis für den Hauptthyristor T_L geschlossen wird, kann sich der aufgeladene Kondensator C_L im löschenden Sinn entladen, wodurch der Ankerstrom solange unterbrochen wird, bis auf den Hauptthyristor T_L ein neuer Zündimpuls gelangt". Da die Zündimpulse des Hauptthyristprs T_L in konstanten, vorzugsweise der jeweiligen Sollspannung angepaßten Abständen auftreten und andererseits die Zündimpulse für den dem Bremsstromthyristor T_B zugeordneten Hilfsthyristor HT_B im Stromkreis des Löschkondensators C_L abhängig von der Differenz von Drehzahlsoll- und -istwerten erfolgen, ist das Tastververhältnis von der Drehzahlre-" gelabweichung, so daß sich_der Mittelwert der am Anker liegenden Spannung ändert, und dadurch die Istdrehzahl auf die Solldrehzahl gebracht wird.

Bei entsprechend hoher angelegter Spannung kann

■ ein ausreichend großes Moment für den Stellmotor erreicht werden, was für die Schnelligkeit der Drehzahlregelung von Vorteil ist. Die istdrehzahlabhängigen Impulse werden zweckmäßig von einem unmittelbar mit dem Anker M gekuppelten digitalen Drehzahlgeber DG erzeugt, der vorzugsweise aus einer am Umfang mit wechselnder Polarität magnetisierten, schma-len, leichten Scheibe besteht; dabei sind beispielsweise

ίο 100 Pole ami Umfang dieser Scheibe aufmagnetisiert, die beim Vorbeirotieren an einem ruhenden Tonkopf Impulse induzieren, die einem nachgeschalteten elektronischen Digital-Analog-Wandler DAW zugeführt werden und nach Zuschnitt auf konstante Höhe und Zeit und nach Integrierung in einem ÄC-Glied in einem Soll-Istwert-Vergleicher SIV mit der der Solldrehzahl entsprechenden Sollspannung verglichen werden, um anschließend entsprechend der' Abweichung

■ zwischen Soll- und Istwert einen Impulsgeber IG zur Abgabe von Zündimpulsen an den Hilfsthyristor HT₃ anzuregen. Der Impulsgeber IG kann als gesonderter zusätzlicher Impulsgeber zu für das Bremsen und den motorischen -Betrieb dienenden Impulsgebern B und L vorgesehen sein. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel treibt der derart geregelte Stellmotor über ein Zwischengetriebe GT eine einzige Schaltwalze SW mit wählbaren konstanten unterschiedlichen Drehzahlen an.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors unter Anwendung einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl, einschließlich der Kurzschlußbremsung, eines Gleichstrommotors mit magnetischer. Erregung konstanter Richtung, dessen Ankerwicklung über einen Hauptthyristor mit Zwangskommutierung an eine · Gleichstromquelle angeschlossen ist und zu dessen Ankerwicklung ein Bremsstromthyristor mit Zwangskommutierung parallel liegt, bei welcher Anordnung der Hauptthyristor und der Bremsstromthyristor in Reihe geschaltet und parallel zur Reihenschaltung eines ersten, synchron zum Bremsstromthyristor zündbaren Hilfsthyristors, eines Ladewiderstandes und eines zweiten, synchron zum Hauptthyristor zündbaren Hilfsthyristors an die Gleichstromquelle angeschlossen und die beiden Verbindungspunkte zwischen dem Ladewiderstand und den Hilfsthyristoren über jeweils einen' Löschkondensator mit der der Gleichstromquelle abgekehrten Seite des Hauptthyristors bzw. des Bremsstromthyristors verbunden sind, nach Patent 1 563 710, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, synchron zum Bremsstromthyristor (Γ_Β) zündbare Hilfsthyristor (HT_B) zusätzlich über einen Impulsgeber (/G) mit einem Soll-Istwert-Vergleicher (SI V) verbunden ist, dessen Istwerteingang an einen vom Gleichstrommotor (M) angetriebenen Istdrehzahlgeber angeschlossen ist und dessen Sollwerteingang ein der Solldrehzahl entsprechendes Sollwertsignal zugeführt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Istdrehzahlgeber ein digitaler Drehzahlgeber (DG) kleiner Schwungmasse vorgesehen ist, dessen Impulse nach Verstärkung und Begrenzung auf - konstante Zeit und Amplitude dem Soll-Istwert-Vergleicher (SIV) zugeführt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Drehzahlgeber (DG) aus einer am Umfang mit wechselnder Polarität magnetisierten, schmalen, an einem ruhenden Tonkopf vorbeirotierenden Scheibe besteht und daß die im Tonkopf induzierten Impulse über einen Digital-Analog-Wandler (DA W) dem Soll-Istwert-Vergleicher (SIV) zugeführt sind.