DE1613691A1 - Schaltungsanordnung zur elektronischen Kommutierung eines Elektromotors - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur elektronischen Kommutierung eines Elektromotors Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Kommutierung eines Elektromotors., bei welchem die-Motorwicklungen über periodisch geschaltete Kommutierungselemente, vorzugsweise Leistungstransistoren oder Thyristoren, erregbar sind.
• Insbesondere isst es' Iekannt, m'ehrphasige Motoren zyklisch derart zu erregen, dass ein Drehfeld erzeugt wird, wobei zu einem bestimmten Zeitpunkt irnmdr nur ein Kommutierungskanal stromfahrend sein soll. Bei diesen elektronischen Kommutierungsschaltungen besteht das Pro'-blem, unerwflnschte oder sogar schädliche Wirkungen infolge von Strömen auszuschalten, welche durch die, in den Motorphasenwicklungen induzierten Spannungen erzeugt werden. Bei voller Belastung des Motors befindet sich in der Regel der während eines Arbeitswinkels fliesseüde Strom in Phase mit der induzierten Spannung, bei schwacher Belastung des Motors oder im Leerlauf des Motors jedoch können erhebliche Phasenverschiebungen auftreten, d.h. mit anderen Worten, die in den Phasenwicklungen des Motors induzierten Spannungen entsprechen nicht me hr der Kommutierungsschaltfolge bzw. den durch die Kommutierung zu erzielenden elektrischen Arbeitswinkeln eines Kommutierungskana.Is. Dieser Effekt hat zwei wesentliche Nachteile zur Folge: Einerseits tritt ein erhöhter Leerlauf - Induktionsstrom auf, welcher Verluste und Erwärmungen des Motors bewirkt, und andererseits werden die Kommutierungselemente durch über diese verlaufende Kurzschlussströme gefährdet. Derartige mögliche Kurzschlussströme werden später anhand des ersten Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und 2 noch näher erläutert werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bei einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art dadurch zu vermeiden, dass entweder das Auftreten von Kurzschlussströmen infolge der in den Motorwicklungen induzierten Spannungen verhindert oder aber Kurzschlussströme nur bis zu einem vorgebbaren, keine unerwünschten Effekte verursachenden Wert zugelassen werden. Zu diesei-h Zwecke ist die Schaltungsanordnung nach der Erfindung-gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Erzeugung eines den in den Motorwicklungen induzierten Spannungen proportionalen Messignals sowie zur Uebertragung dieses Signals #_auf die Steuerkanäle der Konunutierungselernente zur wenigstens teilweisen Anpas sung des 'elektris clien Arbeitswinkels jedes Kommutierungskanals an die se induziexten Spannungen. Diese. -Anpassung wird dadurch erreicht, dass die erwähnten Steuersignale eine vorzeitige Sperrung, des von den induzierten Spannungen betroffenen

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  Gruppe v6n'-ICO-m--m---u-fierungselemejiten-bewir-kt, derart, ---da:es- diese Sperrung

  bereits vor Erreichen des vollen elektrischen Nennar-beitswinkels stattfindet..
• Weitere Merkmale der Erfindun'- -ergeben sich aus den Unterans rüchen. p Die Erfindung wird anhand-der Zeichnungen an Ausftihrüngsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbildeines dreiphasigen Motors mit elektrönischer Kommutierung, bei welchem die in den Motorwicklungen induzierten Spannungen mittels eines Transforrnators übertragen werden"_ Fi». 2' das SchaUbild eine r- Steuerschaltung für den Motornach Fig. 19, 9 Fig. 3 das. Schaltbild einer anderen sführungsform eines- drei. phasigen Motors und Fig. 4 eine dazugehörige Steuerschaltung. Der Motor nach Fig. 1 hat die drei Phasenwicklungen R, S und T, welche über die Transistoren 1 bis 6 zur Erzeugung eines Drehfeldes zyklisch umgeschaltet werden. -Die Transistoren 1 bis 3 schliessen periodisch die zugeordneten Wicklungen an das negative Potential der Spannungsquelle und sind mit ihren Emittern an die gemeinsame Leitung 8 angeschlossen. Die anderen Transistoren 4 bis 6 schliessen die Wicklungen an den positiven Pol der Spannungsquelle an und liegen mit ihren Kollektoren an der gemeinsamen Leitung g. Von jeder der beiden, aus drei Transistoren bestehenden Gruppen ist jeweils immer nur einer während eines Arbeitswinkels von 120 0 leitend. Der Schaltzyklus verläuft beispielsweise derart, dass während eines vollen Kommutierungszyklus der Strom über folgende Wicklungspaare verläuft: 1. über Wicklung S und R, 2. über Wicklung S und T, 3. über Wicklung R und T, 4. über Wicklung R und S, #. über Wicklung T und S und 6. über Wicklung T und R. Der Strom über die Leistungstransistoren 1 bis 6 wird durch eine Schaltungsanordnung 7 mit hoher dynamischer Irnpedanz und geringen Verlusten begre nzt, wie sie beispielsweise bereits in einer Parallelanmeldung der gleichen Anmelderin vorgeschlagen wurde. Die Dioden 13 und 14 dienen zur Begrenzung der in den Wicklungen R, S und T bei der Sperrung der betreffenden Stromphase auftretenden Selbstinduktionsspannungen, Die Leistungstransistoren 1 bis 6 können durch geeignete ander Schaltelemente, insbesondere durch Halbleiterthyratrons bzw. sogenannte- Thyristoren ersetzt werden, und -eben-so können anstelle der Dioden 13 und 14 andere geeignete Elemente, beispielsweise. Kond#--iisabren in Reihe mit kleinen Dämpfungswiderständeniverwendet werden.
• Die an den Phasenwicklungen R, S -und T auftretenden induzierten Spannungen werden in der Schaltung nach Fig,. 1 induktiv auf die Primärwicklungen 10, 11 und 12 eines den Mätorwicklungen paralleIges cha:ltdten dreiphasigen Transformators überträgen, dessen Sekundärw-icklungen 1013- 11 und 121 zur Steuerschaltung nach Fig. Z gehören und dessen Funktion später erläutert wird, Die zyklische Schaltung der Transistoren 1 bis 6 e'rfölgt-m- ittels de r auf Fig. 2 dargestellten Steuerschaltung, welche sich-auf die--Steuerung der einen Transistorgruppe mit den Transistoren 1, 2 und 3 bezieht.. Diese Transistoren werden mittels 'eines Transformators gesteuert,- dessen SekundärwicklunLyen 181, 191 und 201 irn- Bas-is"Einitterk-reis der Transistoren 1, 2 bzw. 3 liegen und dessen Primärwicklungen 18"19, uü& ZO, ihrerseits mittels der- Transistoren 15,16 bzw.- 17 erregbar-sind. Wenn der Transistor' 15,16 bzw. 17 leitend ist, wird der--Leistüngstransistor 1 2 bzw. 3 in den leitenden Zustand geschaltet. Dank der:Dreiphasenstruktur des Steuertransformators wird erreicht.. dass- irn leitenden# -Zustand eines der drei Leistung.stransistoren'in den Basiskreisen der beiden anderen Leistungstransistoren inverse Sperrspannungen erzeugt werden, welche diese Transistoren irn Sperrzustand halten. Der Schaltzyklus findet, wie erwähnt, derart statt, dass nur jeweils -einer der drei Le-istungstransistoren 1, 2 und 3 während jeweils eines Arbeitswinkels von IZO leitend ist. Die Steuerung der Transistoren 15,16 und 17 erfolgt mit Hilfe einer nichtdargestellten Schaltung, durch welche zyklisch Steuerspannungen an die Basiselektroden dieser Transistoren 15 bis 17 zu deren Umschaltung in den leitenden Zustand gelegt werden. Diese die Transistoren 15 bi s 17 steuernde Schaltungsanordnung kann insbesondere aus einem in sich geschlossenen elektronischen Zähler bzw. aus einern elektronischen Ringzähler bestehen, welcher von einem Impulsgenerator weitergeschaltet wird und dessen Ausgangsimpulse auf die Basiskreise der Transistoren 15 bis 17 verteilt werden. Wenn der Motor stark belastet ist, dann ist die in den Wicklungen R, S und T nach Fig. 1 induzierte Spannung mit dem Strom und folglich mit dem Kommutierungszyklus in Phase. Wenn dagegen d6r Motor nur sehr schwach belastet ist, dann tritt folgender Effekt auf.- Es sei angenommen, dass die Wicklung S Über den Transisto'r 2 strornftthrend ist. Die auftretende Phasenverschiebung zwischen der induzierten Spannung und den bei schwacher Motorbelastung fliessenden Strömen hat dann zur Folge, dass die in der Wicklung R erzeugte Spannung negativer wird als die an der Wicklung S auftretende Spannung, während diese Wicklung S immer noch über den leitenden Transistor 2 erregt ist. Es tritt daher ein Kurzschluss der Induktionsspannung derart auf, dass ein geschlossener Strompfad übe-r die Wicklung g, die Wicklung S, den Transistor 2 und die -betreffende Diode 13 existiert. Dieser Kurzschlussstrom kann den Transistor 2 zerstören und bewirkt eine unerwünschte Erwärmung der Wicklungen, was. eine Veränderu:aLy des Mätermoments und eine Reduzierung des Wirkungsgrades zur Folge hat.
• Um das Auftreten derartiger Kurzschlussströme zu vermeiden, wird die Schaltung der Transistoren 15 bis 17 in den le itenden Zustand von der Spe#rrung der Transistoren 25 bis 27 abhängig gemacht, deren Basen einer-ge-its über die Basiswidi##rstände 29 an das positive Potential 33 und andererseits über je eine- Diode 28 an die äusseren Klemmen der Sekundär-' wicklungen IZI., 111 bzw.. 10--1 der> Transformator.si angeschlossen sind, dessen Primärwicklungen 1(Y, 11 und 12 den Motorwicklungen parallel liegen. Ueber diesen Transformator werden- also die in den Motorwicklungen induzierten Spannungen auf die Basiskreise der Transistoren 25, 26 bzw. 27 zu deren Steuerung üb#ertragen. Der Mittelpunkt.der Sternschaltung der dreiphasigen SekundIrwicklung 101, 111 und 121 des Transformators ist itber einen Widerstand 30 an ein negatives Potential 32 angeschlossen. Zwischen die äusserenKlemmen der Sekundärwicklungen 101, 111. und 12' sowie die an Massd#potential liegenden Ernitter der Transistoren -25, 26 bzw. 27 sind Dioden 31 geschaltet. Auf diese Weise wird erreicht, dass aufeinanderfolgend diejenige Diode stromführend ist, deren zugehörige Wicklungsphas e das negativste Potential von allen drei Phasen hat; solange also irgendeine der drei Sekundärphasen 101, 111 bzw. 121 das stärkste negative Potential der drei Phasen hat, fliesst über die betreffende Diode 31 Strom.
• Im weiter oben betrachteten Beispiel einer schwachen Motorbelastung arbeitet die Schaltung nach Fig. 2 folgendermassen: Es war angenommen, dass die Phase R negativer als die Phase S ist. Entsprechend ist die Transformatorphase 121 negativer als die Phase 111. Unter diesen Bedingungen wird wegen der durch die Dioden erzeugten Stromverteilung der Transistor 26 leitend, was eine Sperrung des Transistors 16 und damit des Leistungstransistors 2 zur Folge hat. Durch die Sperrung des Leistungstransistürs 2 wird der oben beschriebene Kurzschluss vermieden. Allgemein wird also durch die Schaltung nach den Fig. 1 und 2 erreicht, dass die Transistoren 15, 16 oder 17 und dementsprechend die Leistungstransistoren 1, 2 oder 3 immer nur dann stromführend sein können, wenn die ihnen zugeordnete Phase R, S oder T momentan das negativste Potential hat. Eine vorzeitige Sperrung des Transistors 16 gemäss dem betrachteten Fall könnte eine Flussänderung des die Schaltung der Leistungstransistoren steuernden Transformators in dem Sinne zur Folge haben, dass auch die Leistungstransistoren 1 oder 3 ertsperrt werden. Um diesen möglichen Effekt zu vermeiden, ist nach Fig. 2 eine Verriegelungsschaltung vorgesehen, welche die beiden Transistoren 21 und 22 umfasst. Der Ernitter-Basis-Strecke des Transistors 22, dessen Emitter am positiven Potential 33 liegt*, ist einerseits ein Widerstand 23 und ande rerseits eine Diode parallelgeschaltet. Der Kollektor des Transistors- 33, welcher -aber, einen Widerstand 24 an Mas-se liegt, ist an die Basis des Transistors 21 angeschlossen, während die Basis des Transistors 22 mit dem E#mitter des Transistors 21 verbunden ist. Wenn einer der Transistoren 15 bis 17 leitend ist, dann befindet sich auch infolge des Spannungsabfalls am Widerstand 23 der Transistor 22 im leitenden Zustand, wodurch der Verriegelungstransistor 21 gesperrt ist. Wenn dagegen die Transistoren 15 -bis 17 gesperrt sind, dann befindet sich auch der Transistor 22 im Sperrzustand, während -der Transistor 21 über den Widerstand 24 leitend wird, - was die Sperrung der Primärwicklungen 18 bis 20 des Steuertransformators zur Folge hat. Die Steuerung der anderen Gruppe der Leistungstransisto ren 4, 5 und 6 erfolgt über eine der Schaltung nach Fig. 2 völlig analoge Steuerschaltung, wobei der einzige Unterschied daran besteht, dass die der dreiphasigen Sekundärwicklung 101, 111 und 12' entsprechende Sekundärwicklung derart geschaltet. ist, dass jeweils nur diejenigen Leistunestransistoren stromführend sein können, deren zugeordnete Phase am positivsten ist.
• Die bereits erwähnte, nicht darge.stellte Schaltungsanerdnung" welche für. eine periodische Steuerung der Transistoren 15,16 und 17 nach Fig, 2 sorgt und welche vorzugsweise aus einem in sich geschlossenen elektronis chen Impuls zähler besteht, kann vorzugsweise derart eingerichtet sein, dass sie zusätzlich als Funktion der in den Motorwicklungen R, S und T induzierten Spannungen arbeitet. Es lässt sich dann insbesondere 0 erreichen, dass der elektrische Nennwinkel von 120 jeder Kommutierungs-. phase etwas verringert wird, wodurch man die Fünktion der Schaltung nach Fig. 2 zur Unterdrückung möglicher Kurzschlussströme, unterstützt, unerwünschte Erwärmungen und Momentänderungen des Motors v&rmeidet und den Wirkungsgrad verbessert. Es ist ferner möglich, die Steuerung der Transistoren 15,16 und 17 in der Weise direkt als Funktion der in den Motorwicklungen induzierten Spannungen vorzunehmen, dass diese Transistoren 15,16 und 17 durch einen nicht dargestellten, eine geeignete Vorspannung_liefernden Widerstand und bei-Sperrung der Transistoren 25 bis Z7 zyklisch in den leitenden Zustand geschaltet werden. Die Erzeugung der erwähnten Vorspannung erfolgt dann direkt als Funktion der in den Phasenwicklungen des Motors induzierten Spannungen. Diese wenigstens in bestimmten Betriebszuständen des Motors anzuwendende Schaltung hat den Vorzug, dass eine Phasengleichheit zwischen den während eines Arbeitswinkels auftretenden Strömen und den entsprechenden induzierten Spannungen erzeugt wird, so dass ein maximales Motormoment gewährleistet is4 insbesondere während der Beschleunigung des Motors. Diese direkte Steuerung der Kommutierung als Funktion der induzierten Spannungen erfordert zuSätzliche Schaltungsmassnahmen zur Begrenzung und Stabilisierung der Motordrehzahl sowie zur Erzielung einer Kommutierungsfolge während des Motoranlaufes, wenn nämlich die in den Motorwicklungen R, S und T in- duzie rten SpamImge-n noch Wull bzw.' so klein sind, das,s sie für eine Steuerung nicht ausreichen, Die erwähnte direkte Steuerung de - r Kornmutierungsfolge- durch die, in den Motorwicklungen induzierten Spannungen kann, wenn diese induzierten Spannungen einen bestimmten ausreichenden Wert Übersteigen, derart erfolgen, dass die Primärk icklungen 18 bis 2 0 des Steuertransformators und die Transistoren 15 bis 17 in Verbindung mit anderen geeigneten elektrischen Bauelementen einen dreiDhasigen Oszillator- bilden, welcher durch die induzierten Spannungen erregt wird, Im folgenden Ausführungsbeis-Piel iet die Schaltungsanordnung derart getroffen, das s ein durch- die, in den Motorwicklungen Induzie rtefi- Spannungen auftretender Kurzschlussstrom -bis. zu einer- gewissen; für die Schaltelemente ungefährlichen. Grenze zugelassen und ein diesen Kurzschlussströmen proportionales Mess;ignal erzeugt wird, welches- bei U.eberschreiten eines vorgebbaren Schwellwerts die Sperrung der betreffenden öruppe von Leistungstran istoren vorzeitig vor Erreichen des vollen Arbeitsnennwinkels des betreffenden Kommutierungskanals bewirkt. Dieses Mes signal wird -vorzugsweise durch in den vorgesehenen Kurzschlussstrorn. pf adetangeordnete stromempfindliche Messglieder erzeugt, bei denen es sich insbesondere um Widerstände handeln kann, Im Schaltbild nach Fig. 3 werden wiederum die drei Wicklungen R, S und T- eines Motors Über sechs Leistungstransistoren 41 bis 46 periodisch erregt, von denen die Transistoren 41 bis 43 die entsprechenden Wicklurgen an das negative Potential 48 und die drei anderen Transistoren 44 bis 46 an das positive Potential 49 schalten. Der Kommutierungszyklus ent# spricht vorzugsweise wieder- dem beim ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Zyklus. Die durch beispielsweise einen Impulszähler gesteuerte normale Kommutierungsfolge ist derart gewählt, dass jeweils nur einer der Leistungstransistoren jeder Gruppe 41 bis 43 bzw. 44 bis 46 während des betreffenden Nennarbeitswinkels leitend ist. Die Dioden 59 und 60 begrenzen die Selbstinduktionsspannungen bei Sperrung der betreffenden Leistungstransistoren, vermeiden eine Spannungsumkehr an diesen Transistoren und schliessen unter den im folgenden noch näher beschriebenen Bedingungen einen Kurzschlussstrompfad. Ein derartiger Kurzschlussstrompfad verläuft beispielsweise, gemäss dem anhand der Fig,--1 und 2 betrachteten Falle, über die Wicklungen R und S, den Leistungstransistor 2, die Widerstände 56 und 55 sowie die zur Wicklung R führende Diode 59. Allgemein fliesst im Falle eines Kurzschlusses, an welchem-e iner der Leistungstransistoren 41,42 bzw. 43 der unteren Transistorgruppe beteiligt ist, übex die Wider'stände 55 und 56 sowie eine der Dioden 59Strorn, während ein Kurzschlussstrom unter Beteiligung eines der Transistoren 44, 45 oder 46 der oberen Leistungstransistorgruppe über eine der Dioden 60 sowie die beiden Widerstände 58 und 57 hiesst. Bei Abwesenheit von Kurzschlussströmen wird während des Motorbetriebs wohlgemerkt immer nur einer der Widerstände jedes Widerstandspaares 55 und 56 bzw. 57 und 58 vom Strom durchflos sen und zwar entweder die beiden Widerstände 57 einerseits und 56 andererseits vom normalen Motorstrorn, welcher vorn -Pluspotential 49,-aber die jeweils leitende Phas;e zum negativen Potential 48 fliesst, oder aber es wird nur der Widerstand 58 bzw. 55 vom zur Spannungsquelle zurückfl:*Le-ssenden Induktionsstrom, einer der Motorw.icklungen passiert.- Nur im Falle -,des Auftretens des beschrieb enen Kurzschlusses -werden also gleichzeitig entweder die beiden Widerstände 55 und 56 oder die beiden Widerstände. 5-8 und 57 vom Strom-durchflossen.' so das s das Auftreten gleichzeitige r Spannungs abfälle an einem der. beiden Widerstandspaare ein Kriteriurn, für den Kurzs-chlussstrom-ii3-t.. -der -iuf A die s e Weis e gemes s en und s ovon den übrigen auftretenden Strömen- unterschieden werden kann.
• Zu diesem Zwecke ist jedem der beiden Widerstandspaare 5,5 und- 5,6 einer-, seits und 57 und 58 andererseits die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistois 50 bzw. 51 in Reihe mit einer Wicklung 52 bzw. 53 parallelgeschaltet. Die Basen diese7r Transistoren 50 und 51 werden-mit einer festen hochfrequenten Spannung beaufschlagt, so dass der an den-erwähnten Widerstandspaaren auftretende Spannungsabfall im Rhythmus.:dieser hochfrequenten-Steuerspannung -über die Wicklung 52 b.ZW. 53, und -den betreffenden Transistor kurzgegchloßsen wird. Dementsprechend wird an, den Wicklungen 52 bzw.- 53,. welche die Primärwicklungen eines- Transforrnators bilden, eine Wechselspannung -erzeugt welche über- die, betreffenp den Sekundärwicklungen des Transformators in der anhand-der rig,. 4 bes ehriebenen Weise zur Steuerung verwendet wird. Wie beim ersten Ausfahrungsbeispiel ist in Reihe mit dem Arbeitsstrom-

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  pfad des Motors eine den Strom begrenzende Baueinheit/mit einer hohen

  dynamischen Impedanz angeordnet. Die beiden Transistorgruppen mit den Leistungstransistoren 41,42 und 43 einerseits sowie 44, 45 und 46 andererseits werden wieder, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, Über je einen dreiphasigen Steuertransformator zyklisch geschaltet, wobei die Sekundärwicklungen dieser Transformatoren die in den Basis-Emitter-Kreisen der Leistungstransistoren liegenden Wicklungen sind. Für die Transistorgruppe mit den Leistungstransistoren 41, 42 und 43 ist eine Steuerschaltung mit der dreiphasigen Primärwicklung des Steuertransformators auf Fig. 4 dargestellt. Eine ganz analoge Steuerschaltung gehört zu der anderen Transistorgruppe mit den Leistungstransistoren 44, 45 und 46. Nach Fig. 4 liegen die Prirnärwicklungen des Steuertransformators in den Arbeitskreisen der drei Steuertransistoren 61, 62 und 63, in deren Basiskreise die Transistoren 64, 65 bzw. 66 geschaltet sind. Der Leistungstransistor 41 bzw. 42 bzw. 43 ist dann leitend, wenn der zugehörige Transistor 64, bzw. 65 bzw. 66 gesperrt und- demzufolge der zugehörige Steuertransistor 61 bzw. 62 bzw. 63 leitend ist. Die dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entsprechende Verriegelungsschaltung mit dem Verriegelungstransistor 76 sorgt dafür, dass bei einer gleich.. zeitigen Sperrung der Transistoren 61 bis 63 notwenigerweise -auch gleichzeitig die drei Leistungstransistoren 41, 42 und 43 gesperrt sind. Die zyklisch aufeinanderfolgende Sperrung-der Transistoren 64 bis 66, von denen sich immer nur einer im Sperrzustand befinden soll, wird, wie beim ersten Ausführungsbeispiel erwähnt, durch einen elektronischen Impulszähler gesteuert, welcher-auf Fig, 4 durch den Block 67 dargestellt ist und der mit von einem Impulsgenerato-r herrührenden Zählirnpulsen 75 beaufschlagt wird. Eine geeignete, nicht dargestellte Verteilerschaltung innerhalb- -des Blocks 2.7 sorgt für die Verte*ilun- der vom 9 Impuls zähler abgegebenen Signale über die Widerstände 68 auf die drei Steuerkanäle zur Kommutierung, Ausserdem ist im Beispiel nach Fig. 4 eine weitere Steuerung der Transistoren 64 bis 66 als Funktion des Betriebs#zustandes einer 'bistabilen Schaltung vorgesehen, welche die beiden Transistoren 70 und 71 einschliesst. Wenn der Transistor-70 leitend ist, dann hat diese bistabile Kipps tufe keinen Einfluss auf den Sperrzustand oder den Leitungszustand der Transistoren 64 bis 66. Wenn dagegen der Transistor 70 gesperrt ist, dann sind die Transistoren 64 bis 66 strolnführend, weil ihre Basen infolg.e des.durch die Widerstände 69 fliessenden Stroms eine entsprechende Vorspannung erhalten. In diesen Fällen sind also die Leistungstransistoren 41 bis 43 gesperrt. Die den Impulszähler 27 beaufschlagenden Impulse 75, welche den Kornmutierungszyklus bestimmen, werden über ein-en Kondensator auch au£ die bistabile Kippstufe mit den Transistoren 70 und 71 gegeben und bet. wirken, dass bei jedem eintreffenden Impuls 75 der Transistor 70 leitend wird, also diese Kippstufe keinen Einfluss auf die Steuerschaltung zur Kommutierung hat. Andererseits beeinflusst auch die in der Sekundärwicklung 521 des erwähnten Transformators induzierte Spannung den Zustand der bistabilen Kippstufe. Wie bereits beschrieben, wird in der Wicklung 521 immer dann eine Spannung induziert, wenn die Primärwicklung 52 in der Schaltung nach Fig. 3 bei Gegenwart eines Kurzschlussstromes hinreichend erregt wird. In der Sekundärwicklung 521 auftretende Spannungsirnpulse haben eine Umschaltung der bistabilen Kippstufe durch Sperrung des Transistors 70 zur Folge, sobald die dein Kurzschlussstrom in der Schaltung nach F ig. 3 proportionale Messspannung am Widerstandspaar 55 und 56 einen vorgebbaren Schwellwert Übersteigt. Beim Auftreten eines derartigen Kurzschlussstromes in der Schaltung nach Fig. 3 wird also Über den Transformator 52, 52' und die bistabile Kippstufe mit den Transistoren 70 und 71 auf alle Fälle eine Sperrung aller drei Leistungstransistoren 41, 42 und 43 dieser Transistorgruppe bewirkt. Diese Sperrung dauert-so lange an, bis der nächste Steuerimpuls 75 eintrifft und die bistabile Kippstufe durch Ansteuerung des Transistors 70 zurückschaltet. Zur Speisung der Schaltung nac h Fig. 4 dient eine Hilfsspannung mit dem negativen Potential bei 73 und dem positiven Potential bei 74.
• Die beschriebene Schaltung nach den Fig. 3 und-4 erlaubt es also, Kurz. schlussströme infolge der in den Motorwicklungen-induzierten Spannungen bis zu einem vorgebbaren Grenzwert zuzulassen, wodurch insbesondere eine elektrische Bremsung des Motors bei Verringerung der Impulsfolgefrequenz der Steuerimpulse 75 erzielbar ist. Wenn die Speisung de.s Motors über Gleichrichter erfolgt, dann kann beispielsweise noch eine geeignete Spannungsbregenzungsschaltung vorgesehen sein,- welche während der Verringerung der Irnpulsfolgefrequenz der Steuerimpulse auftretende- Ueberspannungen verhindert.

Claims (2)

1. PATENTANSPRUECHE 1. Schaltungsanordnung zur elektronischen Koncimutierung eines Elektromotors, bei welchem die Motorwicklungen über periodisch geschaltete Kommutierungselemente, vorzugsweise Leistungstrausistoren oder Thy- ristoren,erregbar sind, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Erzeugung eines den in den Motorwicklungen induzierten Spannungen proportionalen Steuersignals- sowie zur Uebertragung dieses Signals auf die Steuerkanäle der Kommutierungselemente zur wenigstens teilweisen Aupass ung des elektrischen Arbeitswinkels jedes Kommutierungskanals an diese induzierten Spannungen.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das s die erwähnte Schaltung aus einem Transformator besteht, dessen Primärwicklung (10, 11, 12) den Motorwicklungen (R, S, T) praUelgeschaltet ist, dessen Phasenzahl vorzugsweise gielek der Anzahl der Phasenwicklungen des Motors entspricht und der wenigstens eine Sekundärwicklung (10' 3111,121) aufweist, welche in den Steuerkreisen der Kommutierungselemente (1 bis 3 bzw. 4 bis 6) liegt. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2" dadurch gekennzeichnet, dass eine erste bzw. zweite Gruppe von Kommutierungselementen (1 bis 3 bzw. 4- bis 6) zur pe rio-dis chen Ans chaltung de r Phasenwicklungen des Moto rs an den negativen (8) bzw. positiven Pol (9) der Speisespannungsquelle vorgesehen und jeder dieser Gruppen eine Sekundärwicklung deg erwähnten Transformators zugeordnet ist, über welche Sperrsignale- zur vorzeitigen 'Sperrung eines Konunutierungselements einer Gruppe vo r Erreichung des betreffenden vollen elektrischen Nennarbeitswinkels dannerzeugbar sind, wenn die Spannung in einer- zu dieser Gruppe gehörenden -motorpha.se negativer bzw, positiver wird-als- das negative bzw. positive Potential der Spannungsquelle. 4. Schaltungsanordnung -nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer dreiphas igen Motörwicklung die im Stern geschalteten Sekundärwicklungen des erwähnten Transformators mit ihrem Mittelpunkt an ein negatives bzw, -positives Potential angeschlös sen sind und -mit den äusSeTen Klemmen ihrer Wicklungen 'in den Basiskreisen von Ste-Uertransistoren (Z5 bis 27) liegen, welche beirn-Auftreten der, erwähnten induzierten Spannungen nur denjenigen Kommutierungskanal der einen bzw,. anderen Gruppe freigeben" dessen zugehörige ',P-hasenwicklung momentan ine positivere bzw,. negativere Spannung hat ale der betreffende Pol-der- Spannungsquelle. 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprttche, dadurch gekennzeichnet dass die Kommutierung, der Kommutieruneselernente wenigstens inbestimmten-Betriebszustanden des Motoxs direkt- als Funktion der induzierten Spannungen derart steuerbar ist, dass Phäsengleich-. heit zwischen dem Strom während eines Nennarbeitswinkels und- der induzierten Spannung besteht. 6. Schaltungsanordnuftg nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Verriegelungsschaltung (21-22) vorgesehen ist, welche den Sperrzustand einer Gruppe von Kommutierungselementen sichert, wenn einer der Kommutierungskanäle dieser Gruppe vorzeitig vor Erreichen des vollen Arbeitsnennwinkels gesperrt wird. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kommutierungsschaltung Kurzschlussstrompfade (Über die Dioden 59 bzw. 60) Mr die infolge der in den Motorwicklungen induzierten Spannungen auftretenden Ströme vorgesehen sind und die erwähnte Messschaltung aus in diesen Kurzschlussstrompfaden angeordneten stromempfindlichen MessgEedern besteht, welche bei T-Teberschreiten eines vorgebbaren Schwellwerts die Auslösung des erwähnten Steuersignals bewirken. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - die stromernpfindlichen Messglieder aus Widerstandspaaren (55, 56 bzw. 57., 58) bestehen, wobei die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen eines Paares zum positiven bzw, negativen Potential der Speisespannungsquelle führt und nur im Falle eines Kurzschlussstromes beide Widerstände eines Paares gleichzeitig vom Strom durchflos sen sind, und das s jedem Widerstandspaar eine Zerhackerschaltung (50, 52 bzw. 51, 53) parallelgeschaltet ist, welche die Primärwicklung (52 bzw. 53) eines Transformators enthält, dessen Sekundärwicklung (521) das erwähnte Steuersignal e r zeugt. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurdli,-gekennz(#ichnet, dass das durch die strainempfindlie.hen Messglieder erzeugte Steuersignal. auf den Eingangskreis einer 'bistabilen,Kippstufe (79,71)Wgeben wir( welche durch die die noruiale Kommutierungsfolge steue rnden. E, -ingangs.-signale (-75)-in-einen Betriebszustand Achaltbar ist,. welcher -die Konimutierungskanäle, nicht beeinflusst, bei Auftreten eines von den stromempfin( liehen MessgIL--dern, herrührenden Steuersignals jedod-h in einen Betriebszustand umschaltet, welch-er die Sperrung der betei-ligten_Gru-p-pe von Konunutierungse,lementen bewirkt und welcher so-lange-andauert, bis das folgende der erwähnten Eingangssignale eintrifft. lo. -Schaltun anordnung nachAns'ruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass -_-gs p die -erwähnte Zerha-ä-kerschaltung aus- einern Transistar (50 -bzw. 51) be# sieht, -an de-ssen -Basis eine hochfrequente Spannung liegt und dessen Ernitte x-Koll-ekto r-Stre cke in Reihe mit de r e rwähnten Prirnarwicklung den -beiden Widerständen eines Paares parallelgeschaltet ißt.-U. Schaltungsanordnung nach -einerrl der Ansprüche 7 bis. 10.' dadurch gekennzeichnet,- dass eine erste bzw.. zweite Gruppe vo.iiKomtnu.tie-rungselementen zur periodischen Anschaltung, de:e MotorIviieklungen an den po-,sitiv-en.bzw.- negativen Pol der Speisespannungsquelle vorgesehen ist und jeder.-Gruppe- vonKomrautierunesele-menten eine besondere, aus stromernpfindlichen Massgliedern, Zerhackerschaltung, Tran#S.for-Mator- sowie bistahilc-r'Kippstüfe bestehende. Schaltung - zur Sperrung dieser Gruppe von Konunutie;rungselementen bei Auftreten eines einen vorgebbaren Schwellwert übersteigenden Kurzschlussstroraes zugüordnet ist. 12. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Amsprüche, mit Stromgleichrichterelementen in den Arbeitskreisen des Motors, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsbegrenzungsschaltung vorgesehen ist, welche Ueberspannungen bei Auftreten von Über diese -Gleichrichter an die Spannungsquelle zurüc-kfliessendQn Strömen verhindert.