DE1613891C - Schutzschaltung gegen thermische Über lastung von Impulssteuerungen fur elektri sehe Antriebe - Google Patents

Description

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Es ist bekannt, elektrische Antriebe, z. B. für Widerstände oder -Elemente in der Impulssteuerung gleislose Batteriefahrzeuge wie Gabelstapler, Elektro- derart angeordnet sind, daß mit steigender Temperakarren u. dgl., im Impulsbetrieb zu betreiben. Dabei tür des Thyristors dessen Einschaltdauer verringert wird die antreibende Energie in Impulsen züge- ist.

führt, die sich in einem unter gleichen Bedingun- 5 Der besondere Vorteil der Schutzschaltung nach gen gleichmäßigen zeitlichen Spiel dauernd wieder- der Erfindung ist darin zu sehen, daß unabhängig von holen. In diesem Spiel nimmt die Einschaltzeit einen der Stellung anderer Stellglieder für den Antrieb, wie gewissen Raum ein, der als Einschaltdauer-Prozent- beispielsweise des Beschleunigungspedals für Fahrzahl gegenüber der Spieldauer 100 bezeichnet wird. zeuge, unter Vermeidung einer kontinuierlichen Für das Ein- und Ausschalten der Antriebsimpulse io Regelung die dem Motor zugeführte Leistung knapp bedient man sich sogenannter Thyristoren, das sind unter der zulässigen Maximaltemperatur hart einHalbleiter-Schaltglieder, die durch einen Impuls setzend so beschränkt wird, daß keine Überhitzung gezündet und durch Phasenwechsel oder eine Gegen- des schaltenden Thyristors eintreten kann,
spannung gelöscht werden. Ein anderes Halbleiter- Die Lehre der Erfindung kann bei mehreren Arten Schaltglied, das für diese Zwecke geeignet ist, ist der 15 von Antriebsschaltungen verwendet werden, von Transistor, jedoch ist hier die Leitfähigkeit von der denen einige an Hand der Figuren erläutert werden. Höhe der Impulsspannung abhängig und hält nur In einer Ausführungsform beeinflußt der temperaso lange an, wie der Impuls ansteht. Derartige Impuls- turabhängig geführte Strom die Impulsfolgefrequenz schaltungen sind jedoch nicht auf die Verwendung der Start- und Löschimpulse gleichsinnig und im im Gleichstrom-Betrieb beschränkt, sondern können 2° gleichen Maße. Gleichzeitig damit wird der zeitliche auch im Wechselstrom-Betrieb Anwendung finden, Abstand der Startimpulse von den Löschimpulsen wenn es erforderlich ist, die einzelnen Halbwellen durch ein Stellglied für den Antrieb eingestellt und des Wechselstromes bereits vor dem Nulldurchgang in seinem Maximalwert durch einen zusätzlichen, abzuschneiden. Löschimpuls aus einem'monostabilen Multivibrator

Es ist eine Eigenart aller Halbleiter-Bauelemente, »5 mit konstanter Laufzeit begrenzt,
daß sie nur unterhalb einer durch das halbleitende In F i g. 1 zeigt der erste Kurvenzug eine Sägezahn-Material bestimmten Temperatur verwendungsfähig spannung, die von einem astabilen Multivibrator sind. Es muß daher darauf geachtet werden, daß abgegeben wird und der sich eine Gleichspannung keine thermische Überlastung eintritt. Es ist die Auf- überlagert, die in der Höhe durch das Stellglied für gäbe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzschal- 3° den Antrieb bestimmt wird. Ein mit der resultierentung zu schaffen, die selbsttätig eine thermische den Spannung angesteuerter Schmitt-Trigger liefert Überlastung des Halbleiter-Bauelementes verhindert. die in der zweiten Zeile dargestellte Impulsfolge. Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, in das Durch Differenzierung der Flanken wird eine Signal-Gehäuse der Halbleiter-Schaltglieder, beispielsweise folge nach der dritten Zeile aus den Anstiegsflanken in die Trägerplatte, wärmeempfindliche elektrische 35 und eine solche nach der vierten Zeile aus den Bauelemente, wie Thermoelemente oder Thermo- Abfallflanken gewonnen, wobei die letztere zeitlich Widerstände, einzubauen und deren elektrisches Ver- konstant ist, während die erste durch die Einwirkung halten als Maß für die Temperatur zu verwenden. Es des Stellgliedes zeitlich verschoben werden kann. Mit ist weiterhin bekannt, bei Blitzlichtgeräten den Lei- dem Signal aus der dritten Zeile wird ein monostabiler stungstransistor des Gleichspannungswandlers mit 40 Multivibrator angeworfen, der die Startimpulse, wie einem im Steuerkreis eingeschalteten Kaltleiter in in Zeile 5 dargestellt, abgibt und weiterhin ein thermischen Kontakt zu bringen und bei dessen unzu- anderer Multivibrator mit einer Laufzeit, die nur lässiger Erwärmung die Amplitude der Ladestrom- wenig größer ist als die eingestellte Periodendauer, stoße herabzusteuern, um eine Überhitzung des Lei- wie in Zeile 6 dargestellt. Die Signale nach Zeile 4 stungstransistors zu verhindern (deutsche Auslege- 45 steuern einen dritten Multivibrator an, der die Löschschrift 1212 634). Es handelt sich also um eine impulse, in Zeile 7 dargestellt, abgibt. Der tempera-Amplitudenregelung ohne Beeinflussung der Ein- turabhängig geführte Strom wird nunmehr in den schaltdauer. Auch ist ein verlustarmer oder tempera- Generator für die sägezahnförmige Spannung nach turunabhängiger Gleichstromsteller mit Thyristoren Zeile 1 eingespeist und vermindert deren Frequenz, für Antriebe bekannt, bei dem eine Stromüber- 50 Daraus ergibt sich eine nach Sinn und Maß gleichwachung durch Soll/Istwert-Vergleich erfolgt. Die artige Verminderung der Impulsfolge-Frequenzen schnell eingreifende Strombegrenzung schützt die der in den Zeilen 5 und 7 dargestellten Impulse.
Thyristoren vor Überlastung (BBC Mitt. 53 (1966) Überschreitet die Einschaltdauer die Laufzeit des Seite 720). durch das Signal nach Zeile 3 angeworfenen Multi-Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine 55 vibrators, der auf eine feststehende Zeit eingestellt Schutzschaltung gegen thermische Überlastung von ist, so bewirkt die Rückkehr des Multivibrators in Impulssteuerungen für elektrische Antriebe, welchen seine stabile Lage Löschimpulse, durch die der Antrieben über mittels Start- und Löschimpulsen Thyristor jeweils früher gelöscht wird, und die durch gesteuerten Thyristoren Stromimpulse zugeführt wer- die Betätigung des Stellgliedes für den Antrieb den uhd die Schutzschaltung bei Überlastung die 60 bestimmten Löschimpulse sind unwirksam.
Impulsfolgcfrequenzen der Start- und Löschimpulse In einer anderen Ausführungsform beeinflußt der oder deren Phasenlage gegeneinander im Sinne einer temperaturabhängig geführte Strom die Impulsfolge-Verminderung der Einschaltdauer des elektrischen frequenzcn der Start- und Löschimpulse gleichsinnig Antriebes beeinflußt. Bei einer solchen Schutzschal- und unter Wahrung ihres zeitlichen Abstandes, wähtung wird die Erfindung in der Kombination der an 65 rcnd zusätzlich die Impulsfolge-Frequenz durch ein sich bekannten Merkmale gesehen, daß mit dem Stellglied für den Antrieb beeinflußt wird. Dieses ist Thyristor Thcrmo-Widerständc oder -Elemente gut in einem Beispiel in Fig. 2 dargestellt, wobei in wärmeleitend verbunden sind und daß diese Thermo- Zeile I das Ausgangssignal eines astabilen Multi-

vibrators dargestellt ist, der durch das Stellglied für den Antrieb in seiner Laufzeit bestimmt ist. Die Differenzierung der Anstiegsflanken, wie sie in Zeile 2 dargestellt ist, ergibt ein Signal, das einem monostabilen Multivibrator zugeführt wird und diesen jeweils anwirft, wobei dessen Laufzeit durch den temperaturabhängig geführten Strom verringert wird, wie in Zeile 3 dargestellt. Die Differenzierung der Abschaltflanke dieses Signals ergibt die in Zeile 4 dargestellten Signale. Die Signale aus Zeile 2 und Zeife 4 werden monostabilen Multivibratoren zugeführt, die daraufhin die Startsignale nach Zeile 5 und die Löschsignale nach Zeile 6 in der gewünschten Form abgeben.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Phasenlage der frequenzgleichen Start- und Löschimpulse gegeneinander in ihrem Maximalabstand durch den temperaturabhängig geführten Strom beeinflußt.

Fig. 3 zeigt in Zeile 1 wiederum die Sägezahnspannung mit der überlagerten Gleichspannung und in Zeile 2 das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers entsprechend F i g. 1. In Zeile 3 sind die Signale dargestellt, die sich durch die Differenzierung der Anstiegsflanken und in Zeile 4 diejenigen, die sich durch die Differenzierung der Abfallflanken ergeben. Die Zeilen 5 und 6 zeigen die Start- bzw. Löschsignale, die sich daraus ergeben. Zeile 7 zeigt das Signal eines gleichzeitig ebenfalls durch die Impulse aus Zeile 3 angeworfenen zusätzlichen monostabilen Multivibrators, dessen Laufzeit durch den temperaturabhängig geführten Strom verkürzt wird, während das Stellglied für den Antrieb über die Gleichspannung aus Zeile 3 wirkt.

In einer vierten Ausführungsform beeinflußt der temperaturabhängig geführte Strom die Phasenlage der frequenzgleichen Start- und Löschimpulse gegeneinander, während das Stellglied für den Antrieb deren Frequenz bestimmt.

In Fig. 4 zeigt Zeile 1 wiederum wie in Fig. 2 das Ausgangssignal eines astabilen Multivibrators, das in seiner Laufzeit durch das Stellglied und den temperaturabhängig geführten Strom beeinflußt wird. Die Differenzierung der Anstiegsflanke nach Zeile 2 ergibt ein Signal, das die Startimpulse nach Zeile 5 über einen monostabilen Multivibrator auslöst. Gleichzeitig lösen die Signale nach Zeile 2 einen weiteren monostabilen Multivibrator aus, dessen Ausgangssignal nach Zeile 3 an seiner Abfallflanke differenziert, die Signale nach Zeile 4 ergibt, die über einen weiteren monostabilen Multivibrator die Löschimpulse nach Zeile 6 erzeugen.

Mit besonderem Vorteil wird die Folgefrequenz der Start- und Löschimpulse durch einen astabilen i?C-Generator bestimmt, wobei erfindungsgemäß der temperaturabhängig geführte Strom die Auf- oder Entladezeit der Kapazität dieses Generators beeinflußt. Zur Beeinflussung über die Phasenlage der Start- und Löschimpulse bedient man sich eines monostabilen, .RC-Generators, der in der gleichen Weise über die Kapazität von dem temperaturabhängig geführten Strom beeinflußt wird.

Verwendet man als temperaturempfindliche Glieder Thermo-Widerstände, so werden mit besonderem Vorzug solche gewählt, deren Widerstände sich in einem Bereich dicht unterhalb der Grenzbetriebstemperatur des Halbleiter-Schaltgliedes besonders stark ändern.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schutzschaltung gegen thermische Überlastung von Impulssteuerungen für elektrische Antriebe, welchen Antrieben über mittels Start- und Löschimpulsen gesteuerten Thyristoren Stromimpulse zugeführt werden und die Schutzschaltung bei Überlastung die Impulsfolgefrequenzen der Start- und Löschimpulse oder deren Phasenlage gegeneinander im Sinne einer Verminderung der Einschaltdauer des elektrischen Antriebes beeinflußt, gekennzeichnet durch die Kombination der an sich bekannten Merkmale, daß mit dem Thyristor Thermo-Widerstände oder -Elemente gut wärmeleitend verbunden sind und daß diese Thermo-Widerstände oder -Elemente in der Impulssteuerung derart angeordnet sind, daß mit steigender Temperatur des Thyristors dessen Einschaltdauer verringert ist.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, bei der die Folgefrequenz der Start- und Löschimpulse durch einen astabilen i?C-Generator bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängig geführte Strom die Auf- oder Entladezeit der Kapazität des ÄC-Generators bestimmt.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1, bei der die Phasenlage der Start- und Löschimpulse zueinander durch einen monostabilen RC-Generator bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängig geführte Strom die Aufoder Entladezeit der Kapazität des ÄC-Generators bestimmt.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermo-Widerstand verwendet ist, dessen Widerstand im Bereich dicht unterhalb der Grenz-Betriebstemperatur des Halbleiter-Schaltgliedcs sich besonders stark ändert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen